Du har uten tvil hørt ordet "kraft" brukt på alle slags måter, de fleste av dem er dårlig definert ("kraftfelt", "kraft fra et magnetfelt") eller ikke relatert til fysikk ("tvangsspill", "kamp makt.")
En kraft i fysikk er alt som virker for å akselerere noe med masse. Det er en rekke ligninger som relaterer kraft til andre størrelser, for eksempel arbeid, trykk og energi, men den mest grunnleggende erF = ma, som sier at en massemopplever en akselerasjonennår den utsettes for en nettokraftF, opptrer i en spesifisert retning med en spesifisert størrelse.
Fordi det er viktig å kjenne de spesifikke verdiene til krefter i ingeniørfag og andre næringer over hele verden, er det lett å få instrumenter for å bestemme kraft nøyaktig.
Enheter av makt
SI (metrisk) kraftenhet er newton (N), mens SI-enheter av masse og akselerasjon er kilo (kg) og meter per sekund i kvadrat (m / s2). Dermed er N en avledet enhet, og den oversettes til kg m / s2.
Siden ethvert gravitasjonsfelt har en tendens til å akselerere alle masser i rekkevidden, er resultatet det mennesker kaller vekt i hverdagslige termer. Dermed er en husstand eller helseklubb skala en slags måler, for mens den
visesmassen din i kilo (eller din tilsvarende vekt i pund) den faktiskmålingervekten din som et resultat av tyngdekraften, på jorden lik 9,81 m / s2.Hookes lov
De fleste kraftmålere du sannsynligvis vil møte, utnytter et prinsipp som heter Hookes lov, oppkalt etter Robert Hooke, hvis arbeid på 1600-tallet spente fysikk, kjemi, biologi og praktisk talt alle andre undersøkelsesfelt i løpet av denne tiden med rask vitenskapelig framgang.
Loven sier at kraften som kreves for å strekke et elastisk materiale (for eksempel en fjær) en gitt avstand er proporsjonal med avstanden fjæren er strukket fra likevektspunktet:
Det negative tegnet innebærer at kraftenmotsetter segstrekningen, som er lik i størrelse, men nøyaktig motsatt i avstand.
Anvendelser av Hookes lov foruten kraftmåleren
Hookes lov er blitt brukt i alle fagfelt og konstruksjoner du kan nevne eller til og med forestille deg. I de tidlige tidene av klokkeredning var fjærer avgjørende for å sikre presis funksjon, ettersom tidtaking på 1600- og 1700-tallet ikke var et spørsmål om GPS-synkronisering ennå.
Hookes lov er påkalt ved å lage manometre (trykkmålere), utstyr i verden av akustikk og seismisitet, og etter hvert som det 21. århundre utvikler seg, også i nanoteknologi. Men bruken av den i en enkel kraftmåler er kanskje den enkleste måten å forklare den til og med i dag.
Force Meter: Spring Meter
Hookes lov kan brukes på en fjær på en horisontal overflate, slik at kraften som utøves på gjenstanden av tyngdekraften balanseres av overflatens oppadgående kraft (den normale kraften). Hvis kraften som kreves for å strekke fjæren 1,5 m er 300 N, kan du beregneki Hookes lov, thevårkonstant:
F = -kx \ antyder 300 \ text {N} = k (1,5 \ text {m}) \ antyder k = 200 \ tekst {N / m}
ENkraftmålerer i stedet en vertikal konstruksjon, og den har en fjær som er kalibrert slik at en masse utsettes for Jordens tyngdekraft vil bevege våren nedover fra sin hvileposisjon (likevekt) med en kjent, fast beløp. En masse på 10 kg er således kjent for å ha en vekt på (1 kg) (9,81 m / s2) = 98,1 N, og kraftmåleren kan merkes i samsvar med dette prinsippet.
Merk at for å strekke en fjær eller et hvilket som helst elastisk objekt to ganger avstanden det allerede er strukket, må kraften påføres to ganger og så videre, som diktert av Hookes lov. I virkeligheten er ikke noe materiale helt elastisk, og alle fjærer brytes ned, verken ved å "slites ut" eller bryte traumatisk under tilstrekkelig stress eller belastning.