Kétségtelenül hallottad az "erő" szót mindenféle módon, többnyire rosszul definiálva ("erőtér", "mágneses tér erő") vagy nem kapcsolódik a fizikához ("erőjáték", "harc Kényszerítés.")
A fizikában minden olyan erő, amely valamivel a tömeggel gyorsul fel. Számos egyenlet kapcsolja össze az erőt más mennyiségekkel, például a munkával, a nyomással és az energiával, de a legalapvetőbbF = ma, amely kimondja, hogy egy tömegmgyorsulást tapasztalaha nettó erőnek van kitéveF, meghatározott irányban, meghatározott nagysággal hat.
Mivel az erők sajátos értékeinek ismerete elengedhetetlen a világmérnöki és egyéb iparágakban, az erő pontos meghatározására szolgáló eszközök könnyen beszerezhetők.
Erőegységek
Az SI (metrikus) erőegység a newton (N), míg az SI tömeg- és gyorsulási mértékegysége kilogramm (kg) és méter másodpercenként négyzet (m / s)2). Így az N származtatott egység, és kg m / s-ra változik2.
Mivel bármely gravitációs mező hajlamos felgyorsítani az összes tömeget elérhetőségében, az eredmény az, amit az emberek a mindennapokban súlynak neveznek. Így egy háztartási vagy egészségklub-mérleg egyfajta erőmérő, mert bár
megjelenítia tömeg kilogrammban (vagy az ezzel egyenértékű súly fontban) ez valójábanintézkedéseketsúlya a gravitáció eredményeként a Földön 9,81 m / s2.Hooke törvénye
A legtöbb erőmérővel, amellyel valószínűleg találkozni fog, kihasználja a Hooke törvényének nevezett elvet, amely Robert Hooke nevéhez fűződik, akinek munkája az 1600-as években a fizika, a kémia, a biológia és gyakorlatilag az összes többi kutatási területre kiterjedt a gyors tudományos előrehalad.
A törvény kimondja, hogy a rugalmas anyag (például rugó) nyújtásához szükséges erő egy adott távolságban arányos azzal a távolsággal, amelyet a rugó az egyensúlyi pontjától kifeszített:
A negatív jel azt jelenti, hogy az erőellenzia szakasz, amely ugyanolyan nagyságú, de pontosan ellentétes a távolságtól.
Hooke törvényének alkalmazása az erőmérőn kívül
Hooke törvényét a mérnöki és építőipar minden területén alkalmazták, amit csak megnevezhet vagy elképzelhet. Az órakészítés első napjaiban a rugók elengedhetetlenek voltak a pontos működés biztosításához, mivel a 17. és a 18. században az időmérés még nem egészen a GPS szinkronizálásának kérdése volt.
Hooke törvényére hivatkoztak a manométerek (nyomásmérők), berendezések gyártása során a akusztika és szeizmicitás, valamint a 21. század előrehaladtával a nanotechnológiai alkalmazások is. De egyszerű erõmérõben való hasznossága talán ma is a legegyszerûbb megmagyarázni.
Erőmérő: A rugómérő
Hooke törvénye alkalmazható a vízszintes felületen lévő rugóra, úgy, hogy a gravitáció által az objektumra kifejtett erőt kiegyenlítse a felület felfelé irányuló ereje (a normál erő). Ha az 1,5 m rugó nyújtásához szükséges erő 300 N, akkor kiszámíthatjakHooke törvényében azrugóállandó:
F = -kx \ 300 \ text {N} = k (1,5 \ text {m}) = k = 200 \ text {N / m}
Aerőmérőehelyett függőleges konstrukció, és van egy rugója, amely úgy van kalibrálva, hogy a tömegnek ki legyen téve A Föld gravitációja egy ismert, rögzített módon lefelé mozgatja a rugót nyugalmi (egyensúlyi) helyzetéből összeg. Így 10 kg tömegű (1 kg) tömegű (9,81 m / s)2) = 98,1 N, és az erőmérő ezen elv szerint címkézhető.
Vegye figyelembe, hogy ahhoz, hogy egy rugót vagy bármely rugalmas tárgyat a már kifeszített távolság kétszeresére nyújthasson, kétszer kell erőt kifejteni, és így tovább, ahogy Hooke törvénye előírja. A valóságban egyetlen anyag sem tökéletesen rugalmas, és az összes rugó elszakad, akár "elhasználódva", akár megfelelő stressz vagy megterhelés esetén traumatikusan eltörve.