Du har uden tvivl hørt ordet "kraft" brugt på alle mulige måder, de fleste af dem er enten dårligt definerede ("kraftfelt", "kraft fra et magnetfelt") eller ikke relateret til fysisk videnskab ("tvangsspil", "kamp kraft.")
En kraft i fysik er alt, hvad der virker for at fremskynde noget med masse. Der er en række ligninger, der relaterer kraft til andre størrelser, såsom arbejde, tryk og energi, men den mest basale erF = ma, der siger, at en massemoplever en acceleration-ennår den udsættes for en nettokraftF, der handler i en specificeret retning med en specificeret størrelse.
Fordi det er vigtigt at kende de specifikke kræfter for kræfter i ingeniørfag og andre industrier overalt i verden, er instrumenter til præcis bestemmelse af styrke let at få.
Enheder om magt
SI (metrisk) kraftenhed er newton (N), mens SI-enheder af masse og acceleration er kilogram (kg) og meter pr. Sekund i kvadrat (m / s2). Således er N en afledt enhed, og den oversættes til kg m / s2.
Da ethvert tyngdefelt har en tendens til at fremskynde alle masser inden for rækkevidde, er resultatet, hvad mennesker kalder vægt i dagligdagen. Således er en husstands- eller sundhedsklubskala en slags måler, for mens den er
visesdin masse i kg (eller din ækvivalente vægt i pund) faktiskforanstaltningerdin vægt som et resultat af tyngdekraften på jorden lig med 9,81 m / s2.Hookes lov
De fleste kraftmålere, du sandsynligvis vil støde på, drager fordel af et princip kaldet Hookes lov, opkaldt efter Robert Hooke, hvis arbejde i 1600'erne spændte fysik, kemi, biologi og næsten alle andre undersøgelsesområder i løbet af denne tid med hurtig videnskabelig fremskridt.
Loven siger, at den krævede kraft til at strække et elastisk materiale (såsom en fjeder) en given afstand er proportional med afstanden, som fjederen strækkes fra dets ligevægtspunkt:
Det negative tegn indebærer, at kraftenmodsætter sigstrækningen er lige stor, men nøjagtig modsat i afstanden.
Anvendelser af Hookes lov udover Force Meter
Hookes lov er blevet anvendt inden for alle områder inden for teknik og konstruktion, du kan nævne eller endda forestille dig. I de tidlige dage med urfremstilling var fjedre afgørende for at sikre præcis funktion, da tidtagning i det 17. og 18. århundrede endnu ikke helt var et spørgsmål om GPS-synkronisering.
Hookes lov er blevet påberåbt ved fremstilling af manometre (manometre), udstyr i verdenen af akustik og seismicitet, og som det 21. århundrede skrider frem, også inden for nanoteknologi. Men dens anvendelighed i en simpel kraftmåler er måske den nemmeste måde at forklare det på i dag.
Force Meter: Spring Meter
Hookes lov kan anvendes på en fjeder på en vandret overflade, således at den kraft, der udøves af genstanden af tyngdekraften, afbalanceres af overfladens opadgående kraft (den normale kraft). Hvis den krævede kraft til at strække fjederen 1,5 m er 300 N, kan du beregneki Hookes lov, denforårskonstant:
F = -kx \ antyder 300 \ tekst {N} = k (1,5 \ tekst {m}) \ antyder k = 200 \ tekst {N / m}
ENkraftmålerer i stedet en lodret konstruktion, og den har en fjeder, der er kalibreret således, at en masse udsættes for Jordens tyngdekraft vil bevæge fjederen nedad fra sin hvileposition (ligevægt) med en kendt, fast beløb. En masse på 10 kg vides således at have en vægt på (1 kg) (9,81 m / s2) = 98,1 N, og kraftmåleren kan mærkes i overensstemmelse med dette princip.
Bemærk at for at strække en fjeder eller ethvert elastisk objekt to gange den afstand, den allerede er strakt, skal kraften påføres to gange og så videre, som dikteret af Hookes lov. I virkeligheden er intet materiale perfekt elastisk, og alle fjedre nedbrydes, hverken ved at "slides ud" eller bryde traumatisk under tilstrækkelig belastning eller belastning.