Единицы измерения силы

В честь английского физика Исаака Ньютона, проделавшего огромные исследования в природе существования и использования различных видов силы, за единицу измерения силы в физике принят 1 ньютон (1 Н). Что же такое сила в 1 Н? В физике не выбирают единицы измерения просто так, а делают специальное согласование с теми единицами, которые уже приняты.

Мы знаем из опыта и экспериментов, что если тело покоится и на него действует сила, то тело под действием этой силы меняет свою скорость. Соответственно, для измерения силы выбирали единицу, которая будет характеризовать изменение скорости тела. И не забываем, что есть еще и масса тела, так как известно, что с одинаковой силой воздействие на различные предметы будет различно. Мяч мы можем кинуть далеко, а вот булыжник улетит на гораздо меньшее расстояние. То есть, учтя все факторы, приходим к определению, что сила в 1 Н будет приложена к телу, если тело массой 1 кг под воздействием этой силы меняет свою скорость на 1 м/с за 1 секунду.

Единица измерения силы тяжести

Также нас интересует единица измерения силы тяжести. Так как мы знаем, что Земля притягивает к себе все тела на ее поверхности, значит, существует сила притяжения и ее можно измерить. И опять-таки, мы знаем, что сила притяжения зависит от массы тела. Чем больше масса тела, тем сильнее Земля его притягивает. Экспериментально установлено, что сила тяжести, действующая на тело массой 102 грамма – это 1 Н. А 102 грамма – это приблизительно одна десятая килограмма. А если быть более точным, то если 1 кг разделить на 9,8 частей, то мы как раз и получим приблизительно 102 грамма.

Если на тело массой 102 грамма действует сила 1 Н, то на тело массой 1 кг действует сила 9,8 Н. Ускорение свободного падения обозначают буквой g. И g равно 9,8 Н/кг. Это сила, которая действует на тело массой 1 кг, ускоряя его каждую секунду на 1 м/с. Получается, что тело, падающее с большой высоты, за время полета набирает очень большую скорость. Почему же тогда снежинки и дождевые капли падают довольно спокойно? У них очень маленькая масса, и тянет их к себе земля очень слабо. А сопротивление воздуха для них довольно велико, поэтому они летят к Земле с не очень большой, довольно одинаковой скоростью. А вот метеориты, например, при подлете к Земле набирают очень высокую скорость и при приземлении, образуется приличный взрыв, который зависит от величины и массы метеорита соотвественно.

18

Связь между силой тяжести и массой тела: динамометр.

 

По разному ли Земля притягивает тела? По-разному ли она тянет нас, сумку с продуктами у нас в руке и машину, на которой мы приехали из супермаркета?

То есть, говоря физическими терминами, есть ли связь между массой тела и силой тяжести? Связь между массой тела и силой тяжести самая, что ни на есть, прямая.

Связь между силой тяжести и массой тела

Чем больше масса, тем сильнее тело притягивается к земле. Это выражается напрямую, например, при взвешивании тела. Чем больше вес тела, тем сильнее он давит на весы, увеличивая их показания. И связь эта выражается в виде следующей формулы:

F_тяж = g * m,

где g – это ускорение свободного падения, величина постоянная = 9,8 м/с^2,
а m – масса тела.

То есть, зная массу тела, мы всегда можем рассчитать силу, с которой Земля будет притягивать данное тело. А это бывает очень нужно при некоторых расчетах, например, при падении метеоритов, приземлении космических челноков, конструировании различных механизмов и так далее.

Динамометр: показания динамометра, какие бывают динамометры?

Когда мы становимся на весы, то они, вследствие силы притяжения Земли, показывают нам массу нашего тела, выраженную в килограммах. Но вес – это сила, которая измеряется в ньютонах. Как же нам измерить вес, да заодно и всякую другую силу, если весы показывают нам только массу? Для этого и существует специальный прибор, называемый динамометр, который показывает нам величину приложенной силы в ньютонах. Что же это за зверь, и как пользоваться динамометром? Простейший пример динамометра – это пружинный динамометр, в основе которого лежит пружина, прикрепленная к деревянному или пластмассовому основанию с нанесенной шкалой в ньютонах. На конце пружины находится крючок, на который можно подвешивать груз и по показаниям динамометра судить о приложенной силе.

Динамометр своими руками

Как можно сделать простейший динамометр своими руками? Для этого понадобится пружина с двумя крючками на концах, а также деревянное или пластмассовое основание, к которому мы прикрепляем эту пружину. Теперь ее надо проградуировать. Для этого на свободный конец пружины мы подвешиваем груз массой 102 грамма. Положение на деревянном основании, до которого растянется пружина, отмечаем значением 1 Н. Потом подвешиваем 204 грамма, отмечаем величину 2 Н и так далее. А для того, чтобы отметить десятые доли ньютона расстояния между каждыми целыми значениями делим на 10 и размечаем соответственно 0,1; 0,2; 0,3 и так далее.

Какие бывают динамометры?

Какие бывают динамометры? Мы говорили о простейшем примере динамометра – пружинном динамометре. Это динамометр растяжения. То есть, он показывает величину силы в зависимости от величины растяжения пружины. Но существуют еще и динамометры сжатия, например – ручной динамометр, или так называемый силомер, с помощью которого измеряют мышечную силу. В данном случае нам надо, наоборот, сжимать динамометр, чтобы узнать силу воздействия. Кроме того, существуют также ртутные, гидравлические, электрические и разные другие виды динамометров.

19