Các đơn vị đo lường trong vật lý đóng một vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Nhờ chúng, có thể xác định độ đúng của kết quả thu được và hiểu được giá trị định lượng của nó so với một tiêu chuẩn đã biết. Chúng ta hãy xem xét trong bài viết một đại lượng vật lý với đơn vị đo là newton trên mét là gì.
Newton là đơn vị lực
Mọi học sinh đều biết Isaac Newton là ai và ông đã đóng góp gì cho sự phát triển của cơ học cổ điển. Với sự chắc chắn tuyệt đối, chúng ta có thể nói rằng động lực học, với tư cách là một nhánh của vật lý nghiên cứu lực, hoàn toàn được xây dựng dựa trên các định luật của nhà khoa học vĩ đại người Anh. Do đó, cộng đồng quốc tế quyết định gọi đơn vị lực là Newton (N). Một newton là một lực tác dụng lên một vật nặng 1 kg, cho nó biết gia tốc 1 m / s2.
Newton là đơn vị lực chính của hoàn toàn bất kỳ loại nào. Tuy nhiên, nó không phải là một trong bảy đơn vị cơ sở của hệ SI quốc tế. Như nó đã từngcho biết, nó được định nghĩa thông qua 3 khái niệm cơ bản khác - kilôgam (thước đo khối lượng), mét (thước đo khoảng cách trong không gian) và giây (thước đo thời gian).
Newton trên mét là gì?
Sau khi làm quen với khái niệm "newton" như một đơn vị đo lực, chúng ta hãy quay lại chủ đề của bài viết. Giá trị của một newton nhân với một mét là bao nhiêu? Đối với những người không thể trả lời ngay câu hỏi đặt ra, hãy viết phép toán này dưới dạng toán học:
A=Fl
Nếu do tác dụng của lực F, cơ thể di chuyển được một quãng đường l, thì tích của các đại lượng vật lý này sẽ cho công do lực thực hiện dọc theo hướng chuyển động.
Công việc là một đặc tính năng lượng, nó được đo bằng jun (J). Một joule, theo định nghĩa về công, là năng lượng mà lực của 1 newton sẽ tiêu hao khi di chuyển một vật thể 1 mét.
Tùy thuộc vào quá trình vật lý, công việc sử dụng trên các cơ thể chuyển động có thể được chuyển đổi thành nhiều dạng năng lượng khác nhau. Ví dụ, nếu một cần trục xây dựng nâng một tấm bê tông, thì thế năng của nó trong trường trọng lực tăng lên. Một ví dụ khác: người ta, tác dụng một lực không đổi, đẩy một chiếc ô tô trong một thời gian. Một phần công được sử dụng để thắng lực ma sát lăn và kết quả là chuyển thành nhiệt năng, phần còn lại để tăng động năng của xe.
Vì vậy, một newton trên mét là một đơn vị công việc được gọi là jun.
Khoảnh khắcsức mạnh
Ngoài tác dụng, đơn vị này còn được dùng để đo mômen lực. Công thức sau được mô tả theo công thức tương tự như công, tuy nhiên, lực trong trường hợp này hướng vào một góc nào đó so với vectơ l, là khoảng cách từ điểm đặt lực đến trục quay.
Mặc dù thực tế là thời điểm của lực được mô tả bằng đơn vị công việc, nhưng không phải vậy. Nó còn được gọi là mômen xoắn, vì nó cho thấy khả năng của một ngoại lực làm quay hệ thống quanh một trục và cung cấp cho nó một gia tốc góc nào đó. Nếu nhân mômen lực với góc quay tính bằng radian thì ta được công. Đơn vị đo lường sẽ không thay đổi.
Đơn vị áp suất
Là một phần của chủ đề của bài viết, chúng ta cũng sẽ xem xét cách đo áp suất trong vật lý. Những người am hiểu môn khoa học này sẽ nhanh chóng đưa ra câu trả lời chính xác, đặt tên pascal là đơn vị đo áp suất trong SI. Trong các bài toán và thực tế thường gặp các đơn vị đo áp suất khác, sử dụng thuận tiện trong từng trường hợp cụ thể. Vì vậy, phổ biến rộng rãi: khí quyển, torr hoặc milimét thủy ngân và thanh. Mỗi trong số chúng được dịch duy nhất sang Pascal, sử dụng hệ số chuyển đổi thích hợp.
Chúng tôi coi áp suất trong phạm vi bài viết này vì nó liên quan mật thiết đến lực. Theo định nghĩa, áp suất là một đại lượng bằng tỷ số giữa lực tác dụng vuông góc lên bề mặt và diện tích bề mặt này, đó là:
P=F / S
Từ sự bình đẳng này, chúng ta có được đơn vịđo newton trên mét vuông (N / m2). Giá trị 1 N / m2được gọi là pascal theo tên nhà vật lý người Pháp Blaise Pascal, người đã thiết kế phong vũ biểu và đo áp suất khí quyển ở các độ cao khác nhau so với mực nước biển.
Một pascal là một lượng áp suất rất nhỏ. Giá trị của nó có thể được tưởng tượng nếu chúng ta lấy 100 ml nước cất và phân phối nó trên diện tích 1 mét vuông. Ví dụ: lưu ý rằng áp suất khí quyển ở mực nước biển là khoảng 100.000 pascal.
Để hoàn thiện, chúng tôi lưu ý rằng các đại lượng có đơn vị đo là newton nhân với mét vuông không tồn tại trong vật lý.
Bài toán ví dụ
Cần xác định xem trọng lực đã thực hiện công việc gì nếu cơ thể rơi từ độ cao nhất định xuống bề mặt trái đất trong 5 giây. Lấy trọng lượng cơ thể bằng một kg.
Lực hấp dẫn có thể được tính bằng công thức:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Để xác định độ cao mà cơ thể rơi xuống, bạn nên sử dụng công thức cho chuyển động có gia tốc đồng đều mà không có tốc độ ban đầu:
h=gt2/ 2=9,8152/ 2=122,625 m
Để hoàn thành công việc của trọng lực, hãy nhân F và h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
Gravity đã thực hiện công việc tích cực khoảng 1200 newton trên mét, hay 1,2 kilojoules.
