Síla je fyzikální termín definovaný jako vliv, který způsobí, že předmět změní svoji rychlost nebo směr pohybu nebo rotace. Síly mohou zrychlovat objekty tahem nebo tlačením. Vztah síly, hmotnosti a zrychlení definoval Isaac Newton ve 2. Newtonově zákoně, který uvádí, že síla předmětu je součinem jeho hmotnosti a zrychlení. Pokud chcete vědět, jak měřit sílu, postupujte podle těchto kroků.
Krok
Metoda 1 ze 2: Měření síly
Krok 1. Pochopte vztah mezi silou, hmotou a zrychlením
Síla předmětu je jednoduše součinem jeho hmotnosti a jeho zrychlení. Tento vztah lze definovat následujícím vzorcem: Síla = hmotnost x zrychlení.
Při měření síly je třeba zvážit několik dalších věcí:
- Standardní jednotkou hmotnosti je kilogram (kg).
- Standardní jednotka zrychlení je m/s2.
- Standardní jednotkou síly je newton (N). Newton je odvozená jednotka. 1N = 1 kg x 1 m/s2.
Krok 2. Změřte hmotnost daného objektu
Hmotnost předmětu je množství hmoty v něm obsažené. Hmotnost objektu se nikdy nemění, bez ohledu na to, na jaké planetě se nachází; zatímco hmotnost se liší v závislosti na gravitační přitažlivosti. Vaše hmotnost na Zemi a na Měsíci je stejná. V metrickém systému lze hmotnost zapsat v gramech nebo kilogramech. Předpokládejme, že předmět, který používáme, je nákladní vůz s hmotností 1000 kg.
- Chcete -li zjistit hmotnost daného objektu, umístěte jej na trojité nebo dvojité vyvážení. Tato váha bude měřit hmotnost v kilogramech nebo gramech.
- V imperiálním systému lze hmotnost vyjádřit v librách (librách). Protože síla může být také vyjádřena v těchto jednotkách, termín "libra-hmota" byl vytvořen rozlišovat jeho použití. Pokud však zjistíte hmotnost předmětu vyjádřenou v librách, jednoduše ji vynásobte 0,45, abyste našli hodnotu v kilogramech.
Krok 3. Změřte zrychlení objektu
Ve fyzice je zrychlení definováno jako změna rychlosti, která je definována jako rychlost v daném směru za jednotku času. Kromě zrychlení lze zrychlení definovat také jako zpomalení nebo změnu směru. Stejně jako lze rychlost měřit rychloměrem, zrychlení lze měřit také akcelerometrem. Nechte zrychlení nákladního vozidla s hmotností 1000 kg je 3 m/s2.
- V metrickém systému se rychlost zapisuje v centimetrech za sekundu nebo metrech za sekundu a zrychlení se zapisuje v centimetrech za sekundu za sekundu (centimetry za sekundu na druhou) nebo metry za sekundu za sekundu (metry za sekundu na druhou).
- V systému Imperial je jedním ze způsobů, jak vyjádřit rychlost, stopy za sekundu. Zrychlení lze tedy vyjádřit také v jednotkách stop za sekundu na druhou.
Krok 4. Vynásobte hmotnost objektu jeho zrychlením
Výsledkem je hodnota stylu. Stačí do rovnice vložit čísla, která jste získali, a poznáte sílu objektu. Svoji odpověď nezapomeňte napsat do sítě netwon (N).
- Síla = hmotnost x zrychlení
- Síla = 1000 kg x 3 m/s2
- Síla = 3000N
Metoda 2 ze 2: Složitější koncepty
Krok 1. Najděte hmotnost, pokud znáte sílu a zrychlení
Znáte -li sílu a zrychlení předmětu, připojte hodnoty do stejného vzorce a najděte hmotnost objektu. Postupujte takto:
- Síla = hmotnost x zrychlení
- 3N = hmotnost x 3 m/s2
- Hmotnost = 3N/3m/s2
- Hmotnost = 1 kg
Krok 2. Najděte zrychlení, pokud znáte sílu a hmotnost
Znáte -li sílu a hmotnost předmětu, připojte hodnoty do stejného vzorce a najděte zrychlení objektu. Postupujte takto:
- Síla = hmotnost x zrychlení
- 10N = 2 kg x zrychlení
- Zrychlení = 10 N/2 kg
- Zrychlení = 5 m/s2
Krok 3. Najděte zrychlení objektu
Pokud chcete znát sílu předmětu, můžete vypočítat jeho zrychlení, pokud znáte jeho hmotnost. Vše, co musíte udělat, je použít vzorec k nalezení zrychlení objektu. Vzorec je (Zrychlení = konečná rychlost - počáteční rychlost)/čas.
- Příklad: Běžec má rychlost 6 m/2 za 10 sekund. Jaké je zrychlení?
- Konečná rychlost je 6 m/s. Jeho počáteční rychlost je 0 m/s. Čas je 10 s.
- Zrychlení = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = 6/10 s = 0,6 m/s2
Tipy
- Hmotnost lze také zapsat do slimáků, přičemž jeden slimák se rovná 32 174 liber hmotnosti. Jedna struska je množství hmoty, které lze zrychlit o 1 libru síly zrychlením o 1 stopu za sekundu na druhou. Při vynásobení hmotnosti ve slimácích zrychlením ve stopách za sekundu na druhou se konverzní konstanta nepoužívá.
- Hmotnost 640 liber zrychlující rychlostí 5 stop za sekundu na druhou má tedy přibližnou sílu 640 krát 5 dělenou 32 nebo 100 liber síly.
- Hmotnost je hmotnost ovlivněná gravitačním zrychlením. Na zemském povrchu je zrychlení asi 9,8 metru za sekundu na druhou (9,8065) nebo 32 stop za sekundu na druhou (32, 174). V metrickém systému tedy hmotnost 100 kg odpovídá 980 newtonům a hmotnost 100 gramů odpovídá 980 dynům. V britském systému lze hmotnost a hmotnost zapsat do stejných jednotek, takže 100 liber hmotnosti váží 100 liber (100 liber síly). Protože jarní rovnováha měří gravitační tah na objektu, ve skutečnosti měří hmotnost, nikoli hmotnost. (Při každodenním používání není žádný rozdíl, pokud je na zemský povrch aplikována gravitace.)
- Pokud používáte anglické jednotky, výsledek vydělte převodní konstantou. Jak bylo uvedeno výše, libra může být v britském systému jednotkou hmotnosti nebo síly; když se používá jako jednotka síly, libra se nazývá libra síly. Konstanta převodu je 32,174 libry-stopy na libru síly druhé mocniny; 32, 174 je hodnota zrychlení způsobeného gravitací Země ve stopách za sekundu na druhou. (Pro zjednodušení matematiky zaokrouhlíme hodnotu na 32.)
- Všimněte si, že vztah mezi silou, hmotností a zrychlením znamená, že předmět s malou hmotností a velkým zrychlením může mít stejnou sílu jako předmět s velkou hmotností a malým zrychlením.
- Hmotnost 150 kilogramů se zrychlením 10 metrů za sekundu na druhou má sílu 150krát 10 nebo 1500 kilogramů za sekundu na druhou. (Jeden kilogram metru na sekundu na druhou se nazývá newton.)
- Styly mohou mít speciální názvy v závislosti na jejich účinku na objekt. Síla, která způsobuje zrychlení předmětu, se nazývá tlačení, zatímco síla, která způsobí zpomalení objektu, je tah. Síla, která mění směr otáčení předmětu rotujícího kolem jeho osy, se nazývá točivý moment.
- Hmotnost 20 gramů se zrychlením 5 cm za sekundu na druhou má sílu 20 krát 5 nebo 100 gramů centimetrů na sekundu na druhou. (Jeden gram centimetrů za sekundu na druhou se nazývá dyne.)
