Jėga yra fizinis terminas, apibrėžiamas kaip įtaka, dėl kurios objektas keičia savo greitį, judesio ar sukimosi kryptį. Jėgos gali pagreitinti objektus traukdami ar stumdami. Jėgos, masės ir pagreičio santykį Izaokas Niutonas apibrėžė antrajame Niutono įstatyme, kuriame teigiama, kad objekto jėga yra jo masės ir pagreičio sandauga. Jei norite sužinoti, kaip išmatuoti jėgą, atlikite šiuos veiksmus.
Žingsnis
1 metodas iš 2: jėgos matavimas
Žingsnis 1. Supraskite jėgos, masės ir pagreičio santykį
Objekto jėga yra tiesiog jo masės ir pagreičio sandauga. Šį ryšį galima apibrėžti pagal šią formulę: Jėga = masė x pagreitis.
Štai keletas kitų dalykų, į kuriuos reikia atsižvelgti matuojant jėgą:
- Standartinis masės vienetas yra kilogramas (kg).
- Standartinis pagreičio matavimo vienetas yra m/s2.
- Standartinis jėgos vienetas yra niutonas (N). Niutonas yra išvestinis vienetas. 1N = 1 kg x 1 m/s2.
Žingsnis 2. Išmatuokite duoto objekto masę
Objekto masė yra jame esančių medžiagų kiekis. Objekto masė niekada nesikeičia, nesvarbu, kurioje planetoje ji yra; o svoris kinta priklausomai nuo gravitacinės traukos. Jūsų masė Žemėje ir Mėnulyje yra tokia pati. Metrinėje sistemoje masę galima parašyti gramais arba kilogramais. Tarkime, mūsų naudojamas objektas yra sunkvežimis su mase 1000 kg.
- Norėdami rasti tam tikro objekto masę, padėkite jį ant trigubos arba dvigubos svarstyklės. Šis balansas matuoja masę kilogramais arba gramais.
- Imperijos sistemoje masė gali būti išreikšta svarais (svarais). Kadangi jėga taip pat gali būti išreikšta šiais vienetais, terminas „svaras-masė“buvo sukurtas, kad būtų galima atskirti jo naudojimą. Tačiau jei radote objekto masę, išreikštą svarais, tiesiog padauginkite ją iš 0,45, kad rastumėte vertę kilogramais.
Žingsnis 3. Išmatuokite objekto pagreitį
Fizikoje pagreitis apibrėžiamas kaip greičio pokytis, kuris apibrėžiamas kaip greitis tam tikra kryptimi per laiko vienetą. Be pagreičio, pagreitį taip pat galima apibrėžti kaip lėtėjantį ar keičiantį kryptį. Kaip greitį galima išmatuoti spidometru, taip ir pagreitį galima išmatuoti akselerometru. Leiskite sunkvežimio pagreičiui su mase 1000 kg yra 3 m/s2.
- Metrinėje sistemoje greitis rašomas centimetrais per sekundę arba metrais per sekundę, o pagreitis - centimetrais per sekundę per sekundę (centimetrai per sekundę kvadratu) arba metrais per sekundę (metrai per sekundę kvadratu).
- Imperijos sistemoje vienas iš būdų išreikšti greitį yra pėdos per sekundę. Taigi pagreitį taip pat galima išreikšti pėdų vienetais per kvadratą.
Žingsnis 4. Padauginkite objekto masę iš jo pagreičio
Rezultatas yra stiliaus vertė. Tiesiog įkiškite gautus skaičius į lygtį ir žinosite objekto jėgą. Nepamirškite savo atsakymo parašyti tinkle (N).
- Jėga = masė x pagreitis
- Jėga = 1000 kg x 3 m/s2
- Jėga = 3000 N.
2 metodas iš 2: sudėtingesnės sąvokos
Žingsnis 1. Raskite masę, jei žinote jėgą ir pagreitį
Jei žinote objekto jėgą ir pagreitį, tiesiog įjunkite reikšmes į tą pačią formulę, kad surastumėte objekto masę. Štai kaip tai padaryti:
- Jėga = masė x pagreitis
- 3N = masė x 3 m/s2
- Masė = 3N/3m/s2
- Masė = 1 kg
Žingsnis 2. Raskite pagreitį, jei žinote jėgą ir masę
Jei žinote objekto jėgą ir masę, tiesiog įjunkite reikšmes į tą pačią formulę, kad surastumėte objekto pagreitį. Štai kaip tai padaryti:
- Jėga = masė x pagreitis
- 10N = 2 kg x pagreitis
- Pagreitis = 10 N/2 kg
- Pagreitis = 5 m/s2
Žingsnis 3. Raskite objekto pagreitį
Jei norite sužinoti objekto jėgą, galite apskaičiuoti jo pagreitį, kol žinote jo masę. Viskas, ką jums reikia padaryti, tai naudoti formulę, kad surastumėte objekto pagreitį. Formulė yra (Pagreitis = galutinis greitis - pradinis greitis)/laikas.
- Pavyzdys: bėgikas pasiekia 6 m/2 greitį per 10 sekundžių. Koks pagreitis?
- Galutinis greitis yra 6 m/s. Jo pradinis greitis yra 0 m/s. Laikas yra 10 s.
- Pagreitis = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = 6/10 s = 0,6 m/s2
Patarimai
- Mišias taip pat galima rašyti šliužais, o vienas šliužas yra lygus 32 174 svarų masės. Vienas šlakas yra masės kiekis, kurį galima pagreitinti 1 svaro jėga, pagreitinant 1 pėdą per sekundę kvadratu. Padauginus šliužų masę iš pagreičio pėdomis per sekundę kvadratu, konversijos konstanta nenaudojama.
- Taigi, 640 svarų svorio, spartėjančio 5 pėdų per sekundę kvadratu, apytikslė jėga yra 640 kartų 5, padalyta iš 32 arba 100 svarų jėgos.
- Svoris yra masė, kurią veikia pagreitis dėl gravitacijos. Žemės paviršiuje pagreitis yra apie 9,8 metro per sekundę (9,8065) arba 32 pėdos per sekundę (32,174). Taigi metrinėje sistemoje 100 kg masė prilygsta 980 niutonų, o 100 gramų masė - 980 dynų. Britų sistemoje masė ir svoris gali būti parašyti tais pačiais vienetais, todėl 100 svarų masė sveria 100 svarų (100 svarų jėgos). Kadangi spyruoklinė svarstyklė matuoja objekto traukos jėgą, ji iš tikrųjų matuoja svorį, o ne masę. (Kasdien naudojant, nėra jokio skirtumo, kol Žemės paviršiui taikoma gravitacija.)
- Padalinkite rezultatą iš konversijos konstantos, jei naudojate angliškus vienetus. Kaip minėta aukščiau, svaras Britanijos sistemoje gali būti masės arba jėgos vienetas; kai naudojamas kaip jėgos vienetas, svaras vadinamas jėgos svaru. Konversijos konstanta yra 32,174 svaro pėdos už svaro jėgos antrąjį kvadratą; 32, 174 yra pagreičio dėl Žemės gravitacijos vertė pėdomis per sekundę kvadratu. (Norėdami supaprastinti matematiką, suapvalinsime vertę iki 32.)
- Atkreipkite dėmesį, kad jėgos, masės ir pagreičio santykis reiškia, kad mažos masės ir didelio pagreičio objektas gali turėti tokią pačią jėgą kaip ir didelės masės bei nedidelio pagreičio objektas.
- 150 kilogramų masė, kurios pagreitis yra 10 metrų per sekundę kvadrate, turi 150 kartų 10 arba 1500 kilogramų metrų per sekundę kvadrato jėgą. (Vienas kilogramas metro per sekundę kvadratu vadinamas niutonu.)
- Stiliai gali turėti specialius pavadinimus, priklausomai nuo jų poveikio objektui. Jėga, sukelianti objekto pagreitėjimą, vadinama stūmimu, o jėga, dėl kurios objektas sulėtėja, yra traukimas. Jėga, kuri keičia aplink savo ašį besisukančio objekto sukimosi kryptį, vadinama sukimo momentu.
- 20 gramų masė, kurios pagreitis yra 5 cm per sekundę kvadrate, turi 20 kartų 5 arba 100 gramų centimetrų per sekundę kvadrato jėgą. (Vienas gramas centimetro per sekundę kvadratu vadinamas dyne.)
