Jednotky jsou newton na metr a newton na metr čtvereční. Příklad úlohy

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 05:20

Jednotky měření ve fyzice hrají důležitou roli při řešení praktických problémů. Díky nim je možné určit správnost získaného výsledku a pochopit jeho kvantitativní hodnotu ve srovnání se známým standardem. Uvažujme v článku, co je fyzikální veličina s měrnou jednotkou newton na metr.

Newton je jednotka síly

Každý student ví, kdo je Isaac Newton a jak přispěl k rozvoji klasické mechaniky. S naprostou jistotou můžeme říci, že dynamika jako odvětví fyziky, které studuje síly, je zcela postavena na zákonech velkého anglického vědce. Proto se mezinárodní společenství rozhodlo nazvat jednotku síly Newton (N). Jeden newton je taková síla, která při působení na těleso o hmotnosti 1 kilogram říká zrychlení 1 m/s2.

Newton je hlavní jednotkou síly absolutně jakéhokoli druhu. Není však jednou ze sedmi základních jednotek mezinárodní soustavy SI. Tak jak to bylořekl, že je definován prostřednictvím 3 dalších základních pojmů – kilogram (míra hmotnosti), metr (míra vzdálenosti v prostoru) a sekunda (míra času).

Co je newton na metr?

Po seznámení s pojmem „newton“jako jednotka měření sil se vraťme k tématu článku. Jakou hodnotu má newton vynásobený metrem? Pro ty, kteří nemohou okamžitě odpovědět na položenou otázku, napišme tuto operaci v matematickém tvaru:

A=Fl

Pokud se v důsledku síly F těleso posune o vzdálenost l, pak součin těchto fyzikálních veličin dá práci vykonanou silou ve směru pohybu.

Práce je energetická charakteristika, měří se v joulech (J). Jeden joule, v souladu s definicí práce, je energie, kterou vynaloží síla 1 newtonu při pohybu tělesa o 1 metr.

V závislosti na fyzikálním procesu může být práce vynaložená na pohybující se těla přeměněna na různé druhy energie. Pokud například stavební jeřáb zvedá betonovou desku, její potenciální energie v gravitačním poli se zvyšuje. Jiný příklad: lidé, aplikující konstantní sílu, tlačí auto nějakou dobu. Část vynaložené práce jde na překonání valivé třecí síly a v důsledku toho jde do tepelné energie, druhá část jde na zvýšení kinetické energie vozidla.

Newton na metr je tedy jednotka práce zvaná joule.

Momentsíla

Kromě práce se tato jednotka používá také k měření momentu síly. Ta je popsána stejným vzorcem jako práce, avšak síla v tomto případě směřuje pod určitým úhlem k vektoru l, což je vzdálenost od bodu působení síly k ose rotace.

Navzdory skutečnosti, že moment síly je popsán v jednotkách práce, není tomu tak. Nazývá se také točivý moment, protože ukazuje schopnost vnější síly otočit systém kolem osy a dát mu určité úhlové zrychlení. Pokud se moment síly vynásobí úhlem natočení v radiánech, dostaneme práci. Jednotka měření se nezmění.

Jednotka tlaku

V rámci tématu článku se také zamyslíme nad tím, jak se tlak měří ve fyzice. Lidé, kteří mají rádi tuto vědu, rychle dají správnou odpověď a pojmenují pascal jako jednotku pro měření tlaku v SI. V problémech i v praxi se často setkáváme s jinými jednotkami tlaku, které je vhodné použít v každém konkrétním případě. Takže rozšířené: atmosféra, torr nebo milimetr rtuti a bar. Každý z nich je jedinečně přeložen do pascalů pomocí příslušného převodního faktoru.

V rámci tohoto článku bereme v úvahu tlak, protože úzce souvisí se silou. Podle definice je tlak množství rovnající se poměru síly působící kolmo na povrch k ploše tohoto povrchu, to znamená:

P=F / S

Z této rovnosti dostáváme jednotkuzměřte newtony na metr čtvereční (N/m²). Hodnota 1 N/m^{2 se nazývá pascal podle francouzského fyzika Blaise Pascala, který navrhl barometr a měřil atmosférický tlak v různých výškách vzhledem k hladině moře.}

Jeden pascal je velmi malé množství tlaku. Jeho hodnotu si lze představit, pokud vezmeme 100 mililitrů destilované vody a rozložíme ji na plochu 1 metr čtvereční. Všimněte si například, že atmosférický tlak na hladině moře je přibližně 100 000 pascalů.

Pro úplnost poznamenáváme, že veličiny s jednotkou měření newton násobenou metrem čtverečním ve fyzice neexistují.

Příklad problému

Je nutné určit, jakou práci vykonala gravitace, pokud těleso spadlo z určité výšky na zemský povrch za 5 sekund. Vezměte tělesnou hmotnost rovnou jednomu kilogramu.

Gravitaci lze vypočítat pomocí vzorce:

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

K určení výšky, ze které tělo spadlo, byste měli použít vzorec pro rovnoměrně zrychlený pohyb bez počáteční rychlosti:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

Chcete-li provést práci gravitací, vynásobte F a h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravitace vykonala pozitivní práci přibližně 1200 newtonů na metr, neboli 1,2 kilojoulů.