Одиниці вимірювання ньютон на метр і ньютон на метр квадратний. Приклад завдання

Одиниці виміру у фізиці відіграють важливу роль при вирішенні практичних завдань. Завдяки ним можна визначити правильність отриманого результату і зрозуміти його кількісну величину в порівнянні з відомим стандартом. Розглянемо в статті, Що являє собою фізична величина з одиницею виміру ньютон на метр.

Ньютон-одиниця сили

Кожен школяр знає, хто такий Ісаак Ньютон і який внесок він вніс у розвиток класичної механіки. Зі стовідсотковою впевненістю можна сказати, що динаміка, як вивчає сили розділ фізики, повністю побудована на законах великого англійського вченого. Тому міжнародним співтовариством було прийнято рішення назвати одиницю виміру сили ньютоном (Н). Один ньютон - це така сила, яка, діючи на тіло масою 1 кілограм, повідомляє йому прискорення 1 м / з².

Ньютон є головною одиницею виміру сили абсолютно будь-якого виду. Проте вона не входить в число семи базових одиниць міжнародної системи СІ. Як було сказано, вона визначається через 3 інші базові поняття-кілограм (міра маси), метр (міра відстані в просторі) і секунда (міра часу).

Що таке ньютон на метр?

Познайомившись з поняттям "ньютон" як одиниці виміру сил, повернемося до теми статті. Яка величина вийде, якщо ньютон помножити на метр? Для тих, хто відразу не може відповісти на поставлене запитання, запишемо в математичному вигляді цю операцію:

A = F * l

Якщо в результаті дії сили F тіло переміщається на відстань l, то твір цих фізичних величин дасть роботу, досконалу силою уздовж напрямку переміщення.

Робота являє собою енергетичну характеристику, вона вимірюється в джоулях (Дж). Один джоуль, відповідно до визначення роботи, це така енергія, яку витратить сила в 1 ньютон при переміщенні тіла на 1 метр.

Залежно від фізичного процесу витрачена на переміщення тіл робота може переходити в різні види енергії. Наприклад, якщо будівельний кран піднімає бетонну плиту, то її потенційна енергія в полі сили тяжіння збільшується. Інший приклад: люди, прикладаючи постійну силу, протягом деякого часу штовхають машину. Частина витраченої роботи йде на подолання сили тертя кочення і, як наслідок, переходить в теплову енергію, інша її частина йде на збільшення кінетичної енергії транспортний засіб.

Таким чином, ньютон на метр-це одиниця роботи, яка називається джоуль.

Момент сили

Крім роботи, зазначена одиниця також використовується для вимірювання моменту сили. Останній описується тією ж самою формулою, що і робота, однак сила в даному випадку спрямована під деяким кутом до вектора l, який представляє собою відстань від точки прикладання сили до осі обертання.

Незважаючи на те що момент сили описується в одиницях роботи, нею він не є. Його називають також крутним моментом, оскільки він показує можливість зовнішньої сили зробити поворот системи навколо осі і надати їй деяке кутове прискорення. Якщо момент сили помножити на кут повороту в радіанах, то ми отримаємо роботу. Одиниця виміру при цьому не зміниться.

Одиниця тиску

В рамках теми статті також розглянемо, в чому вимірюється тиск у фізиці. Захоплюються цією наукою люди дадуть швидко правильну відповідь, назвавши паскаль як одиницю для вимірювання тиску в СІ. У завданнях і на практиці часто зустрічаються інші одиниці тиску, які зручно використовувати в кожному конкретному випадку. Так, широко поширені: атмосфера, торр або міліметр ртутного стовпа і бар. Кожна з них однозначно переводиться в Паскалі, якщо скористатися відповідним переказним коефіцієнтом.

Ми розглядаємо тиск в рамках теми даної статті тому, що воно тісним чином пов`язане з силою. За визначенням тиск - це величина, що дорівнює відношенню діючої перпендикулярно поверхні сили до площі цієї поверхні, тобто:

P = F / S

З цієї рівності отримуємо одиницю виміру ньютон на метр квадратний (Н / м²). Величина 1 Н / м² називається паскалем на честь французького фізика Блеза Паскаля, який сконструював барометр і виміряв їм атмосферний тиск на різних висотах щодо рівня моря.

Один паскаль-це дуже маленький тиск. Його величину можна уявити, якщо взяти 100 мілілітрів дистильованої води і розподілити її по площі 1 метр квадратний. Для прикладу відзначимо, що атмосферний тиск на рівні моря приблизно дорівнює 100 тисячам паскалів.

Для повноти відзначимо, що величини з одиницею виміру ньютон, помноженої на метр квадратний, у фізиці не існує.

Приклад завдання

Необхідно визначити, яку роботу зробила сила тяжіння, якщо тіло впало з деякої висоти на поверхню землі за 5 секунд. Масу тіла прийняти рівною одному кілограму.

Силу тяжіння розрахувати можна за формулою:

F = m * g = 1 * 9,81 = 9,81 Н

Щоб визначити висоту, з якої тіло впало, слід скористатися формулою для рівноприскореного переміщення без початкової швидкості:

h = g * t² / 2 = 9,81 * 5² / 2 = 122,625 м

Щоб отримати роботу сили тяжіння, слід помножити величини F і h:

A = F * h = 9,81 * 122,625 ≈ 1203 Дж

Сила тяжіння зробила позитивну роботу приблизно 1200 ньютонів на метр, або 1,2 кілоджоуля.