Jūs, be abejo, girdėjote žodį „jėga“, vartojamą įvairiausiais būdais, dauguma jų - netinkamai apibrėžti („jėgos laukas“, „magnetinio lauko jėga“) arba nesusijęs su fizikos mokslu („jėgos žaidimas“, „kova“ jėga. ")
Fizikos jėga yra viskas, kas veikia, kad kažkas paspartėtų su mase. Yra daugybė lygčių, susijusių su jėga su kitais dydžiais, tokiais kaip darbas, slėgis ir energija, tačiau pagrindinė yraF = ma, kuriame teigiama, kad mišiosmpatiria pagreitįakai veikia grynoji jėgaF, veikiantis nurodyta kryptimi ir nurodytu dydžiu.
Kadangi inžinerijos ir kitose pramonės šakose yra būtina žinoti konkrečias jėgų vertes, instrumentus tiksliai nustatyti jėgą lengva gauti.
Jėgos vienetai
SI (metrinis) jėgos vienetas yra niutonas (N), o SI masės ir pagreičio vienetai yra kilogramai (kg) ir metrai per sekundę kvadratu (m / s)2). Taigi N yra išvestinis vienetas ir jis reiškia kg m / s2.
Kadangi bet kuris gravitacinis laukas linkęs pagreitinti visas mases, pasiekiamas, rezultatas yra tai, ką žmonės kasdien vadina svoriu. Taigi namų ar sveikatos klubo svarstyklės yra tam tikras jėgos matuoklis, nes nors ir
rodojūsų masė kilogramais (arba lygiavertė masė svarais), iš tikrųjųpriemonėsjūsų svoris dėl gravitacijos Žemėje lygus 9,81 m / s2.Huko įstatymas
Dauguma jėgos matuoklių, su kuriais greičiausiai susidursite, pasinaudos principu, vadinamu Huko įstatymu, pavadintu Roberto Huko vardu, kurio darbas 1600-aisiais apėmė fiziką, chemiją, biologiją ir praktiškai visas kitas tyrimo sritis šiuo greito mokslo laikotarpiu progresas.
Įstatymas teigia, kad jėga, reikalinga tam tikrai medžiagai (pvz., Spyruoklei) ištempti tam tikrą atstumą, yra proporcinga tam, kiek spyruoklė yra ištempta iš pusiausvyros taško:
Neigiamas ženklas reiškia, kad jėgapriešinasiruožas, kurio dydis yra lygus, bet atstumas yra visiškai priešingas.
Huko įstatymo taikymas be jėgos matuoklio
Huko įstatymas buvo taikomas visose inžinerijos ir statybos srityse, kurias galite įvardinti ar net įsivaizduoti. Pirmosiomis laikrodžio kūrimo dienomis spyruoklės buvo būtinos norint užtikrinti tikslią funkciją, nes XVII ir XVIII a. Laiko nustatymas dar nebuvo GPS sinchronizavimo reikalas.
Hooke'o įstatymu remtasi kuriant manometrus (manometrus), įrangą pasaulyje akustika ir seismiškumas, o XXI amžiuje - ir nanotechnologijose. Tačiau naudingumas paprastame jėgos matuoklyje yra galbūt paprasčiausias būdas tai paaiškinti ir šiandien.
Jėgos matuoklis: pavasario matuoklis
Huko dėsnį galima pritaikyti spyruoklei ant horizontalaus paviršiaus taip, kad jėgą, veikiamą objekto dėl gravitacijos, subalansuotų paviršiaus aukštyn nukreipta jėga (įprasta jėga). Jei 1,5 m spyruoklei ištempti reikalinga jėga yra 300 N, galite apskaičiuotikHuko įstatyme,pavasario konstanta:
F = -kx \ reiškia 300 \ text {N} = k (1,5 \ text {m}) \ reiškia k = 200 \ text {N / m}
Ajėgos matuoklisyra vertikali konstrukcija, ir ji turi spyruoklę, kuri yra sukalibruota taip, kad veikiama masė Žemės gravitacija paslinks pavasarį žemyn iš savo ramybės (pusiausvyros) padėties žinomu, fiksuotu suma. Taigi žinoma, kad 10 kg masės svoris yra (1 kg) (9,81 m / s2) = 98,1 N, o jėgos matuoklį galima paženklinti pagal šį principą.
Atkreipkite dėmesį, kad norint ištempti spyruoklę ar bet kurį elastingą daiktą dvigubai didesniu atstumu, nei jis jau buvo ištemptas, reikia taikyti dvigubą jėgą ir pan., Kaip diktuoja Huko įstatymas. Iš tikrųjų nė viena medžiaga nėra visiškai elastinga ir visos spyruoklės sugenda „nusidėvėdamos“ arba traumuojant lūždamos esant pakankamam įtempimui ar įtempimui.