Ֆիզիկայի չափման միավորները կարևոր դեր են խաղում գործնական խնդիրների լուծման գործում: Դրանց շնորհիվ հնարավոր է պարզել ստացված արդյունքի ճիշտությունը և հասկանալ դրա քանակական արժեքը հայտնի ստանդարտի համեմատ։ Եկեք հոդվածում դիտարկենք, թե որն է ֆիզիկական մեծությունը մետրի համար Նյուտոնի չափման միավորով։
Նյուտոնը ուժի միավոր է
Յուրաքանչյուր ուսանող գիտի, թե ով է Իսահակ Նյուտոնը և ինչ ներդրում է նա ունեցել դասական մեխանիկայի զարգացման գործում: Բացարձակ վստահությամբ կարող ենք ասել, որ դինամիկան՝ որպես ֆիզիկայի ճյուղ, որն ուսումնասիրում է ուժերը, ամբողջությամբ կառուցված է անգլիացի մեծ գիտնականի օրենքների վրա։ Ուստի միջազգային հանրությունը որոշեց ուժի միավորն անվանել Նյուտոն (N): Մեկ նյուտոնն այնպիսի ուժ է, որը, ազդելով 1 կիլոգրամ կշռող մարմնի վրա, ցույց է տալիս նրան 1 մ/վ արագացում2:
Նյուտոնը բացարձակապես ցանկացած տեսակի ուժի հիմնական միավորն է: Այնուամենայնիվ, այն միջազգային SI համակարգի յոթ բազային միավորներից մեկը չէ: Ինչպես որ եղել էասվում է, որ այն սահմանվում է 3 այլ հիմնական հասկացությունների միջոցով՝ կիլոգրամ (զանգվածի չափում), մետր (տարածության մեջ հեռավորության չափում) և վայրկյան (ժամանակի չափում):
Ի՞նչ է նյուտոնը մեկ մետրի համար:
«Նյուտոն» հասկացությանը որպես ուժերի չափման միավոր ծանոթանալուց հետո վերադառնանք հոդվածի թեմային։ Որքա՞ն է Նյուտոնի արժեքը մետրով բազմապատկած: Նրանց համար, ովքեր չեն կարող անմիջապես պատասխանել տրված հարցին, եկեք այս գործողությունը գրենք մաթեմատիկական ձևով՝
A=Fl
Եթե F ուժի արդյունքում մարմինը շարժվում է l հեռավորությամբ, ապա այս ֆիզիկական մեծությունների արտադրյալը կտա այն աշխատանքը, որը կատարում է ուժը շարժման ուղղությամբ:
Աշխատանքը էներգիայի հատկանիշ է, այն չափվում է ջոուլներով (J): Մեկ ջոուլը, աշխատանքի սահմանման համաձայն, էներգիան է, որը 1 նյուտոն ուժ կծախսի մարմինը 1 մետրով շարժելիս:
Կախված ֆիզիկական գործընթացից՝ շարժվող մարմինների վրա ծախսվող աշխատանքը կարող է փոխակերպվել տարբեր տեսակի էներգիայի։ Օրինակ, եթե շինարարական կռունկը բարձրացնում է բետոնե սալիկը, ապա նրա պոտենցիալ էներգիան մեծանում է ծանրության դաշտում: Մեկ այլ օրինակ՝ մարդիկ, մշտական ուժ կիրառելով, որոշ ժամանակով մեքենա են հրում։ Ծախսված աշխատանքի մի մասն ուղղվում է պտտվող շփման ուժի հաղթահարմանը և արդյունքում ջերմային էներգիայի, մյուս մասը՝ մեքենայի կինետիկ էներգիայի ավելացմանը։
Այսպիսով, մեկ մետրի համար նյուտոնը աշխատանքի միավոր է, որը կոչվում է ջոուլ:
Պահուժ
Աշխատանքից բացի, այս միավորը օգտագործվում է նաև ուժի պահը չափելու համար: Վերջինս նկարագրվում է աշխատանքի նույն բանաձևով, սակայն ուժն այս դեպքում ուղղված է l վեկտորի վրա ինչ-որ անկյան տակ, որը ուժի կիրառման կետից պտտման առանցքի հեռավորությունն է։։
Չնայած նրան, որ ուժի պահը նկարագրված է աշխատանքի միավորներով, դա այդպես չէ: Այն նաև կոչվում է ոլորող մոմենտ, քանի որ այն ցույց է տալիս արտաքին ուժի կարողությունը՝ համակարգը պտտելու առանցքի շուրջը և դրան որոշակի անկյունային արագացում տալու: Եթե ուժի պահը բազմապատկվում է ռադիաններով պտտման անկյան վրա, ապա մենք ստանում ենք աշխատանքը։ Չափման միավորը չի փոխվի։
Ճնշման միավոր
Հոդվածի թեմայի շրջանակներում մենք կքննարկենք նաև, թե ինչպես է ճնշումը չափվում ֆիզիկայում: Մարդիկ, ովքեր սիրում են այս գիտությունը, արագ կտան ճիշտ պատասխանը՝ անվանելով պասկալը որպես SI-ում ճնշումը չափելու միավոր: Խնդիրներում և գործնականում հաճախ հանդիպում են ճնշման այլ միավորներ, որոնք հարմար են օգտագործել յուրաքանչյուր կոնկրետ դեպքում: Այսպիսով, տարածված է մթնոլորտը, սնդիկի տորրը կամ միլիմետրը և բարը: Դրանցից յուրաքանչյուրը եզակի կերպով թարգմանվում է Պասկալներով՝ օգտագործելով համապատասխան փոխակերպման գործակիցը:
Մենք ճնշումը համարում ենք այս հոդվածի շրջանակում, քանի որ այն սերտորեն կապված է ուժի հետ: Ըստ սահմանման՝ ճնշումը մեծություն է, որը հավասար է մակերևույթին ուղղահայաց գործող ուժի և այս մակերեսի մակերեսին, այսինքն՝
P=F / S
Այս հավասարությունից ստանում ենք միավորչափել նյուտոնը քառակուսի մետրի համար (N/m2): 1 N/m2-ի արժեքը կոչվում է պասկալ՝ ի պատիվ ֆրանսիացի ֆիզիկոս Բլեզ Պասկալի, ով նախագծել է բարոմետրը և չափել մթնոլորտային ճնշումը տարբեր բարձրությունների վրա՝ ծովի մակարդակի համեմատ։։
Մեկ պասկալը շատ փոքր ճնշում է: Դրա արժեքը կարելի է պատկերացնել, եթե վերցնենք 100 միլիլիտր թորած ջուր և բաշխենք 1 քառակուսի մետր տարածքի վրա։ Օրինակ, նշեք, որ մթնոլորտային ճնշումը ծովի մակարդակում մոտավորապես 100,000 պասկալ է։
Լրիվության համար մենք նշում ենք, որ չափման միավոր նյուտոնով մեծություններ բազմապատկված քառակուսի մետրով ֆիզիկայում գոյություն չունեն:
Օրինակ խնդիր
Պետք է որոշել, թե ինչ աշխատանք է կատարվել գրավիտացիայի միջոցով, եթե մարմինը որոշակի բարձրությունից ընկել է երկրի մակերես 5 վայրկյանում։ Վերցրեք մարմնի քաշը հավասար մեկ կիլոգրամի։
Ձգողականությունը կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով բանաձևը՝
F=mg=19, 81=9, 81 H
Որպեսզի որոշեք, թե ինչ բարձրությունից է ընկել մարմինը, դուք պետք է օգտագործեք հավասարաչափ արագացված շարժման բանաձևը՝ առանց նախնական արագության.
h=gt2 / 2=9,8152 / 2=122,625 մ
Գրավիտացիայի միջոցով աշխատանքը կատարելու համար բազմապատկեք F և h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
Ձգողականությունը դրական աշխատանք է կատարել մոտավորապես 1200 նյուտոն/մետրում կամ 1,2 կիլոգրամ:
