Ühikuteks on njuuton meetri kohta ja njuuton ruutmeetri kohta. Ülesande näide

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 05:24

Füüsika mõõtühikud mängivad olulist rolli praktiliste ülesannete lahendamisel. Tänu neile on võimalik kindlaks teha saadud tulemuse õigsus ja mõista selle kvantitatiivset väärtust võrreldes teadaoleva standardiga. Vaatleme artiklis, mis on füüsikaline suurus mõõtühikuga njuuton meetri kohta.

Newton on jõu ühik

Iga õpilane teab, kes on Isaac Newton ja millise panuse ta klassikalise mehaanika arengusse andis. Täieliku kindlusega võime öelda, et dünaamika kui jõudusid uuriv füüsikaharu on täielikult üles ehitatud suure inglise teadlase seadustele. Seetõttu otsustas rahvusvaheline üldsus nimetada jõuühikut Newtoniks (N). Üks njuuton on selline jõud, mis 1 kilogrammi kaaluvale kehale mõjub kiirenduseks 1 m/s2.

Newton on absoluutselt mis tahes tüüpi jõu põhiühik. Siiski ei kuulu see rahvusvahelise SI-süsteemi seitsme põhiühiku hulka. Nagu see oliütles, et see defineeritakse kolme muu põhimõiste kaudu – kilogramm (massimõõt), meeter (ruumis kauguse mõõt) ja sekund (ajamõõt).

Mis on njuuton meetri kohta?

Pärast seda, kui oleme tutvunud mõistega "newton" kui jõudude mõõtühikuga, pöördume tagasi artikli teema juurde. Mis on njuutoni väärtus, korrutatuna meetriga? Neile, kes ei saa püstitatud küsimusele kohe vastata, kirjutage see tehe matemaatilisel kujul:

A=Fl

Kui keha liigub jõu F mõjul kauguse l, siis nende füüsikaliste suuruste korrutis annab jõu poolt tehtud töö liikumise suunas.

Töö on energiakarakteristik, seda mõõdetakse džaulides (J). Üks džaul on vastav alt töö määratlusele energia, mille 1 njuutoni suurune jõud kulutab keha liigutamisel 1 meetri võrra.

Sõltuv alt füüsilisest protsessist saab kehade liigutamisele kulutatud tööd muuta erinevat tüüpi energiaks. Näiteks kui ehituskraana tõstab betoonplaati, siis selle potentsiaalne energia gravitatsiooniväljas suureneb. Teine näide: inimesed lükkavad pidevat jõudu rakendades mõnda aega autot. Osa kulutatud tööst läheb veerehõõrdejõu ületamiseks ja selle tulemusena soojusenergiaks, teine osa aga sõiduki kineetilise energia suurendamiseks.

Nii et njuuton meetri kohta on tööühik, mida nimetatakse džauliks.

hetktugevus

Lisaks tööle kasutatakse seda mõõtühikut ka jõumomendi mõõtmiseks. Viimast kirjeldatakse sama valemiga nagu tööd, kuid jõud on antud juhul suunatud mingi nurga all vektori l suhtes, mis on kaugus jõu rakenduspunktist pöörlemisteljeni.

Vaatamata sellele, et jõumomenti kirjeldatakse tööühikutes, ei ole see nii. Seda nimetatakse ka pöördemomendiks, kuna see näitab välisjõu võimet pöörata süsteemi ümber telje ja anda sellele teatud nurkkiirenduse. Kui jõumoment korrutada pöördenurgaga radiaanides, siis saame töö. Mõõtühik ei muutu.

Rõhuühik

Artikli teema raames käsitleme ka seda, kuidas rõhku füüsikas mõõdetakse. Inimesed, kellele see teadus meeldib, annavad kiiresti õige vastuse, nimetades pascali rõhu mõõtmise ühikuks SI-s. Probleemides ja praktikas tuleb sageli ette muid rõhuühikuid, mida on igal konkreetsel juhul mugav kasutada. Niisiis, lai alt levinud: atmosfäär, torr või elavhõbedamillimeeter ja baar. Igaüks neist tõlgitakse unikaalselt pascalidesse, kasutades sobivat teisendustegurit.

Me käsitleme survet selle artikli raames, kuna see on tihed alt seotud jõuga. Definitsiooni järgi on rõhk suurus, mis võrdub pinnaga risti mõjuva jõu ja selle pinna pindala suhtega, see tähendab:

P=F / S

Sellest võrdsusest saame ühikumõõta njuutonit ruutmeetri kohta (N/m²). Väärtust 1 N/m^{2 nimetatakse pascaliks prantsuse füüsiku Blaise Pascali järgi, kes kavandas baromeetri ja mõõtis atmosfäärirõhku erinevatel kõrgustel merepinna suhtes.}

Üks paskal on väga väike surve. Selle väärtust saab ette kujutada, kui võtta 100 milliliitrit destilleeritud vett ja jaotada see 1 ruutmeetri suurusele alale. Näiteks pange tähele, et atmosfäärirõhk merepinnal on ligikaudu 100 000 paskalit.

Täielikkuse huvides märgime, et suurusi, mille mõõtühik on njuuton korrutatud ruutmeetriga, füüsikas ei eksisteeri.

Näidisprobleem

Tuleb kindlaks teha, millist tööd tegi gravitatsioon, kui keha langes teatud kõrguselt maapinnale 5 sekundiga. Võtke kehakaaluks üks kilogramm.

Gravitatsiooni saab arvutada järgmise valemi abil:

F=mg=19, 81=9, 81 H

Keha langemise kõrguse määramiseks peaksite kasutama valemit ühtlaselt kiirendatud liikumiseks ilma algkiiruseta:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

Töö tegemiseks gravitatsiooni abil korrutage F ja h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravitatsioon on teinud positiivse töö umbes 1200 njuutonit meetri kohta ehk 1,2 kilodžauli.