Newton pe metru și newton pe metru pătrat. Exemplu de sarcină

Unitățile de măsură în fizică joacă un rol important în rezolvarea problemelor practice. Datorită acestora, se poate determina corectitudinea rezultatului obținut și se poate înțelege valoarea cantitativă a acestuia în comparație cu standardul cunoscut. Luați în considerare în acest articol ce este o mărime fizică cu unitatea de măsură newton pe metru.

Newton este o unitate de forță

Orice școlar știe cine este Isaac Newton și ce contribuție a avut la dezvoltarea mecanicii clasice. Este sută la sută sigur să spunem că dinamica, ca ramură a fizicii care studiază forțele, se bazează în întregime pe legile marelui savant englez. Prin urmare, comunitatea internațională a decis să numească unitatea de forță newton (N). Un newton este forța care, acționând asupra unui corp de 1 kilogram, îi dă o accelerație de 1 m/s².

Newton este principala unitate de măsură pentru orice tip de forță. nu este, totuși, una dintre cele șapte unități de bază ale sistemului internațional SI. După cum s-a spus, este definit prin alte 3 concepte de bază - kilogramul (o măsură a masei), metrul (o măsură a distanței în spațiu) și secunda (o măsură a timpului).

Ce înseamnă newton pe metru??

După introducerea conceptului de newton "newton" Ca unitate de forță, să ne întoarcem la subiectul articolului. Care este produsul dintre newton și metru? Pentru cei care nu sunt capabili să răspundă imediat la întrebarea pusă, să scriem operația în formă matematică:

A = F * l

Dacă un corp se deplasează pe o distanță l ca urmare a acțiunii unei forțe F, atunci produsul acestor mărimi fizice va da lucrul efectuat de forță de-a lungul direcției de mișcare.

Lucrul este o caracteristică energetică și se măsoară în jouli (J). Un joule, conform definiției lucrului, este energia pe care o forță de 1 newtonă o va exercita la deplasarea unui corp cu un metru.

În funcție de procesul fizic, munca necesară pentru deplasarea corpurilor poate fi transformată în diferite forme de energie. De exemplu, dacă o macara de construcții ridică o placă de beton, energia sa potențială în câmpul gravitațional crește. Un alt exemplu: oamenii aplică o forță constantă pentru a împinge o mașină pentru o anumită perioadă de timp. O parte din munca depusă este folosită pentru a învinge frecarea de rulare și, prin urmare, este transformată în energie termică, Cealaltă parte se duce în creșterea energiei cinetice vehicul.

Deci, newtonul pe metru este unitatea de lucru numită joule.

Momentul de forță

În plus față de muncă, această unitate este, de asemenea, utilizată pentru a măsura cuplul. Aceasta din urmă este descrisă prin aceeași formulă ca și lucrul, dar în acest caz forța este dirijată la un anumit unghi față de vectorul l, care este distanța de la punctul de aplicare a forței la axa de rotație.

Deși un moment de forță este descris în unități de lucru, acesta nu este. Se mai numește și cuplu, deoarece arată capacitatea unei forțe externe de a roti sistemul în jurul unei axe și de a-i conferi o anumită accelerație unghiulară. Dacă se înmulțește cuplul cu unghiul de rotație în radiani, obținem lucrul. Unitatea de măsură nu se schimbă.

Unitate de presiune

În scopul acestui articol, vom analiza și modul în care se măsoară presiunea în fizică. Cei interesați de știință vor da rapid răspunsul corect, numind pascalul ca unitate SI de presiune. În probleme și în practică, se întâlnesc adesea alte unități de presiune, care sunt convenabile pentru a fi utilizate în fiecare caz. Astfel, sunt utilizate în mod obișnuit următoarele: atm, torr sau milimetru de mercur și bar. Fiecare dintre acestea este tradus fără ambiguitate în pascalian, folosind factorul de traducere corespunzător.

Considerăm presiunea în cadrul acestui articol deoarece este strâns legată de forța. Prin definiție, presiunea este o mărime egală cu raportul dintre forța care acționează perpendicular pe suprafață, adică

P = F / S

Din această ecuație se obține unitatea newton pe metru pătrat (N/m²). Valoarea de 1 N/m² se numește pascal, după fizicianul francez Blaise Pascal, care a construit un barometru și l-a folosit pentru a măsura presiunea atmosferică la diferite altitudini față de nivelul mării.

Un pascal este o presiune foarte mică. Valoarea sa poate fi imaginată prin luarea a 100 de mililitri de apă distilată și distribuirea ei pe o suprafață de 1 metru pătrat. De exemplu, să presupunem că presiunea atmosferică la nivelul mării este de aproximativ 100 de mii de pascali.

Pentru a fi complet, rețineți că în fizică nu există o unitate newton înmulțită cu un metru pătrat.

Exemplu de sarcină

Trebuie determinat lucrul efectuat de gravitație atunci când un corp cade de la o anumită înălțime până la sol în 5 secunde. Acceptați masa corpului ca fiind de un kilogram.

Forța de gravitație poate fi calculată prin formula:

F = m * g = 1 * 9,81 = 9,81 N

Pentru a determina înălțimea de la care a căzut un corp, se utilizează formula pentru o deplasare cu accelerație egală fără viteză inițială:

h = g * t² / 2 = 9,81 * 5² / 2 = 122,625 м

Pentru a obține lucrul gravitațional, înmulțiți valorile lui F și h:

A = F * h = 9.81 * 122.625 ≈ 1203 J

Forța de gravitație a efectuat un lucru pozitiv de aproximativ 1200 newtoni pe metru, sau 1,2 kilojouli.