Nesumnjivo ste čuli riječ "sila" koja se koristi na sve načine, većina ih je ili loše definirana ("polje sile", "sila magnetskog polja") ili nije povezano s fizičkom znanošću ("igra sile", "borba" sila.")
Sila u fizici je sve ono što djeluje da bi ubrzalo nešto masom. Postoji niz jednadžbi koje odnose silu na druge veličine, poput rada, tlaka i energije, ali najosnovnija jeF = ma, koji navodi da je misamdoživljava ubrzanjeakada se podvrgne neto siliF, djelujući u određenom smjeru s određenom veličinom.
Budući da je poznavanje specifičnih vrijednosti sila neophodno u inženjerstvu i drugim industrijama širom svijeta, lako je nabaviti instrumente za precizno određivanje sile.
Jedinice sile
SI (metrička) jedinica snage je njutn (N), dok su SI jedinice mase i ubrzanja kilogrami (kg) i metri u sekundi na kvadrat (m / s2). Stoga je N izvedena jedinica, što znači kg m / s2.
Budući da bilo koje gravitacijsko polje nastoji ubrzati sve mase u svom dosegu, rezultat je ono što ljudi svakodnevno nazivaju težinom. Stoga je vaga kućanstva ili zdravstvenog kluba vrsta mjerača sile, jer dok je
prikazujevaša masa u kilogramima (ili ekvivalentna težina u kilogramima) zapravomjerevaša težina kao rezultat gravitacije, na Zemlji jednaka 9,81 m / s2.Hookeov zakon
Većina mjerača sile s kojima ćete se vjerojatno susresti iskorištavaju princip nazvan Hookeov zakon, nazvan po Robertu Hookeu, čiji rad u 1600-ima obuhvaćali su fiziku, kemiju, biologiju i gotovo sva druga područja istraživanja u ovo vrijeme brzog znanstvenog istraživanja napredak.
Zakon kaže da je sila potrebna za istezanje elastičnog materijala (kao što je opruga) zadana udaljenost proporcionalna udaljenosti opruge koja se proteže od svoje ravnotežne točke:
Negativni predznak podrazumijeva da silasuprotstavlja seistezanje, koje je jednako veličine, ali je upravo suprotno udaljenosti.
Primjene Hookeova zakona pored mjerača sile
Hookeov zakon primijenjen je u svim poljima inženjerstva i građevine koje možete imenovati ili čak zamisliti. U ranim danima izrade sata, opruge su bile ključne za osiguravanje precizne funkcije, jer mjerenje vremena u 17. i 18. stoljeću još nije bilo stvar GPS sinkronizacije.
Hookeov zakon pozvan je pri izradi manometara (manometra), opreme u svijetu akustike i seizmičnosti, a s napredovanjem 21. stoljeća i u primjenama nanotehnologije. Ali njegova korisnost u jednostavnom mjeraču sile možda je najlakši način objasniti to i danas.
Mjerač snage: Proljetni mjerač
Hookeov zakon može se primijeniti na oprugu na vodoravnoj površini, tako da sila koja djeluje na predmet gravitacijom uravnoteži sila sila prema gore (normalna sila). Ako je sila potrebna za rastezanje opruge 1,5 m 300 N, možete izračunatiku Hookeovom zakonu,konstanta opruge:
F = -kx \ podrazumijeva 300 \ text {N} = k (1,5 \ text {m}) \ podrazumijeva k = 200 \ text {N / m}
Amjerač sileumjesto toga je vertikalna konstrukcija i ima oprugu koja je kalibrirana tako da masa podliježe Zemljina će gravitacija pomaknuti oprugu prema dolje iz njenog položaja (stanja ravnoteže) poznatim, fiksnim iznos. Stoga je poznato da masa od 10 kg ima težinu od (1 kg) (9,81 m / s2) = 98,1 N, a mjerač sile može se označiti u skladu s ovim načelom.
Imajte na umu da da biste oprugu ili bilo koji elastični predmet istegnuli dvostruko više nego što je već nategnuto, mora se primijeniti dvostruka sila i tako dalje, kako nalaže Hookeov zakon. U stvarnosti niti jedan materijal nije savršeno elastičan, a sve se opruge kvare, bilo „trošenjem“ ili traumatičnim pucanjem pod dovoljnim naprezanjem ili naprezanjem.