「力」という言葉がさまざまな方法で使われているのを聞いたことは間違いありませんが、そのほとんどは明確に定義されていません。 (「力場」、「磁場の力」)または物理科学とは無関係(「力の遊び」、「戦い」 力。")
物理学における力とは、質量で何かを加速するように作用するものです。 力を仕事、圧力、エネルギーなどの他の量に関連付ける方程式はたくさんありますが、最も基本的なのはF = ma、それは質量がm加速を経験するa正味の力を受けたときF、指定された大きさで指定された方向に作用します。
力の特定の値を知ることは、世界中のエンジニアリングやその他の業界で不可欠であるため、力を正確に決定するための機器は簡単に入手できます。
力の単位
SI(メートル法)の力の単位はニュートン(N)であり、SIの質量と加速度の単位はキログラム(kg)とメートル/秒の2乗(m / s)です。2). したがって、Nは導出された単位であり、kg m / sに変換されます。2.
どんな重力場もその到達範囲内のすべての質量を加速する傾向があるので、結果は人間が日常的に重量と呼ぶものです。 したがって、家庭用またはヘルスクラブ用のスケールは、ある種の力計です。ディスプレイキログラムでのあなたの質量(またはポンドでのあなたの同等の重量)それは実際に対策地球上で9.81m / sに等しい重力の結果としてのあなたの体重2.
フックの法則
あなたが遭遇する可能性のあるほとんどのフォースメーターは、ロバートフックにちなんで名付けられたフックの法則と呼ばれる原理を利用しています。 1600年代には、物理学、化学、生物学、そしてこの急速な科学の時代における事実上他のすべての調査分野にまたがりました。 進捗。
法則によれば、弾性材料(ばねなど)を所定の距離だけ伸ばすのに必要な力は、ばねが平衡点から伸ばされる距離に比例します。
負の符号は、力が反対するストレッチ。大きさは同じですが、距離は正反対です。
フォースメーター以外のフックの法則の適用
フックの法則は、名前を付けることも想像することもできるエンジニアリングと建設のすべての分野に適用されています。 17世紀と18世紀の計時はまだGPS同期の問題ではなかったため、時計製造の初期には、正確な機能を確保するためにばねが不可欠でした。
フックの法則は、マノメーター(圧力計)、世界の機器の製造で呼び出されました 音響と地震活動、そして21世紀が進むにつれて、ナノテクノロジーのアプリケーションでも。 しかし、単純な力計でのその有用性は、おそらく今日でもそれを説明する最も簡単な方法です。
フォースメーター:スプリングメーター
フックの法則は、水平面上のばねに適用できます。これにより、重力によってオブジェクトに加えられる力は、表面の上向きの力(垂直抗力)と釣り合うようになります。 ばねを1.5m伸ばすのに必要な力が300Nの場合、次のように計算できます。kフックの法則では、バネ定数:
F = -kx \ implies 300 \ text {N} = k(1.5 \ text {m})\ implies k = 200 \ text {N / m}
Aフォースメーター代わりに垂直構造であり、質量が 地球の重力により、スプリングは既知の固定された静止(平衡)位置から下向きに移動します。 量。 したがって、10 kgの質量は、(1 kg)(9.81 m / s)の重量を持つことが知られています。2)= 98.1 Nであり、力計はこの原理に従ってラベルを付けることができます。
ばねまたは弾性オブジェクトを、すでに伸ばされた距離の2倍に伸ばすには、フックの法則に従って、2倍の力を加える必要があることに注意してください。 実際には、完全に弾性のある材料はなく、すべてのばねは、「摩耗」するか、十分な応力またはひずみの下で外傷的に破損することによって破損します。