Мерни единици нютон на метър и нютон на квадратен метър. Пример за задача

Единиците във физиката играят важна роля при решаването на практически проблеми. Те се използват за определяне на правилността на получения резултат и за разбиране на количествената му стойност в сравнение с известен стандарт. В тази статия ще разгледаме какво е физична величина с мерна единица нютон на метър.

Нютон е единица за сила

Всеки ученик знае кой е Исак Нютон и какъв е неговият принос за развитието на класическата механика. Можем да кажем с абсолютна сигурност, че динамиката, като наука за силите, се основава изцяло на законите на великия английски учен. Затова международната общност решава да нарече единицата за сила нютон (Нютон). Един нютон е силата, която действа върху тяло с тегло 1 kg и му придава ускорение 1 m/s².

Нютонът е основната мерна единица за всякакъв вид сила. Въпреки това тя не е една от седемте основни единици на международната система SI. Както е посочено, тя се определя от три други основни единици - килограм (мярка за маса), метър (мярка за разстояние в пространството) и секунда (мярка за време).

Какво е нютон на метър??

Запознайте се с концепцията за "Нютон" Като единици сила, да се върнем към темата на статията. Каква стойност се получава, когато един нютон се умножи по един метър? За тези, които не могат да отговорят веднага на въпроса, нека запишем операцията в математическа форма:

A = F * l

Ако силата F кара тялото да се премести на разстояние l, тогава произведението на тези физични величини ще даде работата, извършена от силата по посока на движението.

Работата е енергийна характеристика и се измерва в джаули (J). Според определението за работа един джаул е енергията, която сила от 1 нютон ще изразходва за преместване на тялото на един метър.

В зависимост от физическия процес работата, свързана с преместването на тялото, може да се превърне в различни форми на енергия. Например, ако строителен кран повдигне бетонна плоча, потенциалната му енергия в полето на тежестта се увеличава. Друг пример: хора, които бутат автомобил известно време с постоянна сила. Част от извършената работа се изразходва за преодоляване на триенето при търкаляне и следователно се превръща в топлинна енергия, а друга част от нея се използва за увеличаване на кинетичната енергия на превозното средство.

Така че един нютон на метър е единица за работа, наречена джаул.

Въртящ момент

Освен за работа, тази единица се използва и за измерване на въртящия момент. Последното се описва със същата формула като работата, но в този случай силата е насочена под ъгъл към вектора l, който е разстоянието от точката на прилагане на силата до оста на въртене.

Въпреки че въртящият момент се описва като работа, той не е работа. Нарича се още въртящ момент, тъй като показва способността на външна сила да завърти системата около оста ѝ и да ѝ придаде известно ъглово ускорение. Ако въртящият момент се умножи по ъгъла на завъртане в радиани, се получава работата. Мерната единица не се променя.

Единица за налягане

В рамките на тази статия ще разгледаме и как се измерва налягането във физиката. Хората, които са запалени по науката, бързо ще дадат правилния отговор, като назоват паскала като единицата за налягане по SI. В задачите и в практиката често има други единици за налягане, които е удобно да се използват във всеки случай. Широко разпространени са следните стойности: атмосфера, торр или живачен милиметър и бар. Всяко от тези числа се превръща недвусмислено в паскали, като се използва съответният коефициент на преобразуване.

Разглеждаме налягането в рамките на темата на тази статия, тъй като то е тясно свързано със силата. По дефиниция налягането е величина, равна на отношението на силата, действаща перпендикулярно на повърхността на тази повърхност, т.е:

P = F / S

От това уравнение се получава единицата нютон на квадратен метър (N/m²). Стойност 1 N/m² се нарича паскал по името на френския физик Блез Паскал, който конструира барометър и го използва за измерване на атмосферното налягане на различни височини над морското равнище.

Един паскал е много малко налягане. Големината му може да се представи, като се вземат 100 милилитра дестилирана вода и се разпределят върху площ от 1 квадратен метър. Като пример може да се отбележи, че атмосферното налягане на морското равнище е приблизително равно на 100 хиляди паскала.

За пълнота отбележете, че във физиката няма единица нютон, умножена по един метър на квадрат.

Пример за задача

Работа, извършена от гравитацията, ако тяло падне от определена височина на земята за 5 секунди. Да приемем, че масата на едно тяло е един килограм.

Можете да изчислите силата на тежестта, като използвате формулата:

F = m * g = 1 * 9,81 = 9,81 N

За да определите височината, от която е паднало едно тяло, използвайте формулата за равномерно ускорено движение без начална скорост:

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

За да получите работата на тежестта, умножете стойностите F и h:

A = F * h = 9,81 * 122,625 ≈ 1203 J

Силата на тежестта извършва положителна работа от около 1200 нютона на метър, или 1,2 килоджаула.