Olete kahtlemata kuulnud sõna "jõud", mida kasutatakse kõikvõimalikel viisidel, enamik neist on kas halvasti määratletud ("jõuväli", "magnetvälja jõud") või pole seotud füüsikateadusega ("jõumäng", "võitlus" jõud. ")
Füüsika jõud on kõik, mis toimib millegi kiirendamiseks massiga. On mitmeid võrrandeid, mis seovad jõudu teiste suurustega, nagu töö, rõhk ja energia, kuid kõige põhilisem onF = ma, milles öeldakse, et massmkogeb kiirendustakui see mõjub netojõuleF, toimides kindlaksmääratud suunas kindla suurusega.
Kuna jõudude konkreetsete väärtuste tundmine on inseneri- ja muudes tööstusharudes kogu maailmas hädavajalik, on jõu täpse määramise vahendeid lihtne hankida.
Jõu ühikud
SI (meetriline) jõuühik on njuuton (N), samas kui SI massi- ja kiirendusühikud on kilogrammides (kg) ja meetrit sekundis ruudus (m / s)2). Seega on N tuletatud ühik ja see tähendab kg m / s2.
Kuna mis tahes gravitatsiooniväli kipub kiirendama kõiki oma haardeulatuses olevaid masse, on tulemus see, mida inimesed nimetavad igapäevaselt kaaluks. Seega on leibkonna või terviseklubi skaala omamoodi jõumõõtur, sest kuigi see nii on
kuvaboma mass kilogrammides (või ekvivalentkaal naelades) see tegelikultmeetmedteie kaal gravitatsiooni tagajärjel on Maal võrdne 9,81 m / s2.Hooke seadus
Enamik jõumõõtureid, millega tõenäoliselt kokku puutute, kasutavad Hooke seaduseks nimetatud põhimõtet, mis on nimetatud Robert Hooke järgi, kelle töö 1600. aastatel hõlmas see kiire teaduse aeg füüsikat, keemiat, bioloogiat ja praktiliselt kõiki muid edusammud.
Seadus ütleb, et elastse materjali (näiteks vedru) venitamiseks vajalik kaugus on proportsionaalne vedru venitamise tasakaalupunktist:
Negatiivne märk viitab sellele, et jõudvastandubvenitus, olles suuruselt võrdne, kuid kauguselt täpselt vastupidine.
Hooke'i seaduse rakendused peale jõu mõõturi
Hooke seadust on rakendatud igas inseneri- ja ehitusvaldkonnas, mida võite nimetada või isegi ette kujutada. Kella tegemise algusaegadel olid vedrud täpse funktsiooni tagamiseks hädavajalikud, kuna ajaarvamine 17. ja 18. sajandil polnud veel päris GPS-i sünkroniseerimine.
Hooke seadusele on viidatud manomeetrite (manomeetrite), seadmete valmistamisel maailmas akustika ja seismilisus ning 21. sajandi edenedes ka nanotehnoloogia rakendustes. Kuid selle kasulikkus lihtsas jõumõõturis on võib-olla lihtsaim viis seda seletada ka tänapäeval.
Jõumõõtur: vedrumõõdik
Hooke'i seadust saab rakendada horisontaalsel pinnal asuva vedru suhtes, nii et raskusjõu mõjul objektile avaldatav jõud on tasakaalus pinna ülespoole suunatud jõuga (tavaline jõud). Kui vedru 1,5 m venitamiseks vajalik jõud on 300 N, võite arvutadakHooke seaduses onkevadkonstant:
F = -kx \ tähendab 300 \ teksti {N} = k (1,5 \ tekst {m}) \ tähendab k = 200 \ teksti {N / m}
Ajõu mõõtjaon selle asemel vertikaalne konstruktsioon ja sellel on vedru, mis on kalibreeritud nii, et allutatud mass Maa raskusjõud liigutab vedru oma puhkeasendist (tasakaalu) tuntud, fikseeritud abil alla summa. Seega on 10 kg mass teadaolevalt (1 kg) (9,81 m / s2) = 98,1 N ja jõu mõõturit saab märgistada vastavalt sellele põhimõttele.
Pange tähele, et vedru või mis tahes elastse eseme venitamiseks kaks korda suuremast kaugusest, kui see on juba venitatud, tuleb rakendada kahekordset jõudu ja nii edasi, nagu Hooke seadus dikteerib. Tegelikkuses pole ükski materjal täiesti elastne ja kõik vedrud lagunevad kas "ära kuludes" või purunedes traumaatiliselt piisava pinge või pinge all.