Sila je fyzikálny termín definovaný ako vplyv, ktorý spôsobuje, že predmet zmení svoju rýchlosť alebo smer pohybu alebo rotácie. Sily môžu zrýchľovať objekty ťahaním alebo tlačením. Vzťah medzi silou, hmotnosťou a zrýchlením definoval Isaac Newton v 2. Newtonovom zákone, ktorý uvádza, že sila predmetu je súčinom jeho hmotnosti a zrýchlenia. Ak chcete vedieť, ako zmerať silu, postupujte podľa týchto krokov.
Krok
Metóda 1 z 2: Meranie sily
Krok 1. Pochopte vzťah medzi silou, hmotou a zrýchlením
Sila predmetu je jednoducho súčinom jeho hmotnosti a zrýchlenia. Tento vzťah možno definovať nasledujúcim vzorcom: Sila = hmotnosť x zrýchlenie.
Tu je niekoľko ďalších vecí, ktoré je potrebné zvážiť pri meraní sily:
- Štandardnou jednotkou hmotnosti je kilogram (kg).
- Štandardná jednotka zrýchlenia je m/s2.
- Štandardnou jednotkou sily je newton (N). Newton je odvodená jednotka. 1N = 1 kg x 1 m/s2.
Krok 2. Zmerajte hmotnosť daného objektu
Hmotnosť predmetu je množstvo hmoty v ňom obsiahnutej. Hmotnosť objektu sa nikdy nemení, bez ohľadu na to, na ktorej planéte sa nachádza; pričom hmotnosť sa líši v závislosti od gravitačnej príťažlivosti. Vaša hmotnosť na Zemi a na Mesiaci je rovnaká. V metrickom systéme môže byť hmotnosť zapísaná v gramoch alebo kilogramoch. Predpokladajme, že predmet, ktorý používame, je nákladné auto s hmotnosťou 1000 kg.
- Ak chcete nájsť hmotnosť daného predmetu, umiestnite ho na trojité alebo dvojité vyváženie. Táto váha bude merať hmotnosť v kilogramoch alebo gramoch.
- V cisárskom systéme môže byť hmotnosť vyjadrená v librách (librách). Pretože silu je možné vyjadriť aj v týchto jednotkách, na označenie jeho použitia bol vytvorený výraz „hmotnosť libry“. Ak však zistíte hmotnosť predmetu vyjadrenú v librách, jednoducho ho vynásobte 0,45, aby ste našli hodnotu v kilogramoch.
Krok 3. Zmerajte zrýchlenie objektu
Vo fyzike je zrýchlenie definované ako zmena rýchlosti, ktorá je definovaná ako rýchlosť v danom smere za jednotku času. Zrýchlenie možno okrem zrýchlenia definovať aj ako spomalenie alebo zmenu smeru. Rovnako ako sa dá rýchlosť merať rýchlomerom, zrýchlenie sa dá merať aj akcelerometrom. Nechajte zrýchlenie nákladného auta s hmotnosťou 1000 kg je 3 m/s2.
- V metrickom systéme je rýchlosť zapísaná v centimetroch za sekundu alebo metroch za sekundu a zrýchlenie je zapísaná v centimetroch za sekundu za sekundu (centimetre za sekundu na druhú) alebo v metroch za sekundu za sekundu (metre za sekundu na druhú).
- V cisárskom systéme je jedným zo spôsobov, ako vyjadriť rýchlosť, stopy za sekundu. Zrýchlenie teda možno vyjadriť aj v jednotkách stôp za sekundu na druhú.
Krok 4. Vynásobte hmotnosť objektu jeho zrýchlením
Výsledkom je hodnota štýlu. Jednoducho vložte čísla, ktoré ste získali, do rovnice a poznáte silu objektu. Nezabudnite napísať svoju odpoveď do siete netwon (N).
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- Sila = 1000 kg x 3 m/s2
- Sila = 3000N
Metóda 2 z 2: Zložitejšie koncepty
Krok 1. Nájdite hmotnosť, ak poznáte silu a zrýchlenie
Ak poznáte silu a zrýchlenie objektu, zadajte hodnoty do rovnakého vzorca a zistite hmotnosť objektu. Postupujte takto:
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- 3N = hmotnosť x 3 m/s2
- Hmotnosť = 3 N/3 m/s2
- Hmotnosť = 1 kg
Krok 2. Nájdite zrýchlenie, ak poznáte silu a hmotnosť
Ak poznáte silu a hmotnosť objektu, zadajte hodnoty do rovnakého vzorca a zistite zrýchlenie objektu. Postupujte takto:
- Sila = hmotnosť x zrýchlenie
- 10N = 2 kg x zrýchlenie
- Zrýchlenie = 10 N/2 kg
- Zrýchlenie = 5 m/s2
Krok 3. Nájdite zrýchlenie objektu
Ak chcete poznať silu predmetu, môžete vypočítať jeho zrýchlenie, pokiaľ poznáte jeho hmotnosť. Na nájdenie zrýchlenia objektu stačí použiť vzorec. Vzorec je (Zrýchlenie = konečná rýchlosť - počiatočná rýchlosť)/čas.
- Príklad: Bežec má rýchlosť 6 m/2 za 10 sekúnd. Aké je zrýchlenie?
- Konečná rýchlosť je 6 m/s. Jeho počiatočná rýchlosť je 0 m/s. Čas je 10 s.
- Zrýchlenie = (6 m/s - 0 m/s)/10 s = 6/10 s = 0,6 m/s2
Tipy
- Hmotnosť môže byť zapísaná aj v slimákoch, pričom jeden slimák má hmotnosť 32 174 libier. Jedna troska je množstvo hmoty, ktoré je možné urýchliť o 1 libru sily zrýchlením 1 stopu za sekundu na druhú. Pri vynásobení hmotnosti v slimákoch zrýchlením v stopách za sekundu na druhú sa konverzná konštanta nepoužije.
- Hmotnosť 640 libier zrýchľujúca 5 stôp za sekundu na druhú má teda približnú silu 640 krát 5 delenú silou 32 alebo 100 libier.
- Hmotnosť je hmotnosť ovplyvnená gravitačným zrýchlením. Na zemskom povrchu je zrýchlenie asi 9,8 metra za sekundu na druhú (9,8065) alebo 32 stôp za sekundu na druhú (32, 174). V metrickom systéme teda hmotnosť 100 kg zodpovedá 980 newtonom a hmotnosť 100 gramov zodpovedá 980 dynom. V britskom systéme možno hmotnosť a hmotnosť písať v rovnakých jednotkách, takže 100 libier hmotnosti váži 100 libier (100 libier sily). Pretože pružinová rovnováha meria gravitačný ťah na predmet, v skutočnosti meria hmotnosť, nie hmotnosť. (Pri každodennom používaní nie je žiadny rozdiel, pokiaľ je na zemský povrch aplikovaná gravitácia.)
- Ak používate anglické jednotky, výsledok vydelte prevodnou konštantou. Ako bolo uvedené vyššie, libra môže byť v britskom systéme jednotkou hmotnosti alebo sily; ak sa používa ako jednotka sily, libra sa nazýva libra sily. Konverzná konštanta je 32,174 libry-stopy na libru sily druhej mocniny; 32, 174 je hodnota zrýchlenia spôsobeného gravitáciou Zeme v stopách za sekundu na druhú. (Na zjednodušenie matematiky zaokrúhlime hodnotu na 32.)
- Všimnite si toho, že vzťah medzi silou, hmotnosťou a zrýchlením znamená, že predmet s malou hmotnosťou a veľkým zrýchlením môže mať rovnakú silu ako predmet s veľkou hmotnosťou a malým zrýchlením.
- Hmotnosť 150 kilogramov so zrýchlením 10 metrov za sekundu na druhú má silu 150 krát 10 alebo 1500 kilogramov za sekundu na druhú. (Jeden kilogram metra za sekundu na druhú sa nazýva newton.)
- Štýly môžu mať špeciálne názvy v závislosti od ich účinku na objekt. Sila, ktorá spôsobuje zrýchlenie objektu, sa nazýva tlačenie, zatiaľ čo sila, ktorá spôsobuje spomalenie objektu, je ťah. Sila, ktorá mení smer otáčania predmetu rotujúceho okolo svojej osi, sa nazýva krútiaci moment.
- Hmotnosť 20 gramov so zrýchlením 5 cm za sekundu na druhú má silu 20 krát 5 alebo 100 gramov centimetrov na sekundu na druhú. (Jeden gram centimeter za sekundu na druhú sa nazýva dyne.)
