نیرو یک اصطلاح فیزیکی است که به عنوان نفوذی تعریف می شود که باعث می شود یک جسم سرعت یا جهت حرکت یا چرخش خود را تغییر دهد. نیروها می توانند اجسام را با کشیدن یا هل دادن تسریع کنند. رابطه بین نیرو ، جرم و شتاب توسط اسحاق نیوتن در قانون دوم نیوتن تعریف شده است که می گوید نیروی یک جسم حاصل جرم و شتاب آن است. اگر می خواهید نحوه اندازه گیری نیرو را بدانید ، کافی است این مراحل را دنبال کنید.
گام
روش 1 از 2: نیروی اندازه گیری
مرحله 1. رابطه بین نیرو ، جرم و شتاب را درک کنید
نیروی یک جسم صرفاً حاصلضرب جرم و شتاب آن است. این رابطه را می توان با فرمول زیر تعریف کرد: نیرو = جرم x شتاب.
در هنگام اندازه گیری نیرو موارد دیگری را نیز باید در نظر گرفت:
- واحد استاندارد برای جرم کیلوگرم (کیلوگرم) است.
- واحد استاندارد شتاب m/s است2.
- واحد استاندارد نیرو نیوتن (N) است. نیوتن یک واحد مشتق شده است. 1N = 1 کیلوگرم در 1 متر بر ثانیه2.
مرحله 2. جرم جسم داده شده را اندازه گیری کنید
جرم یک جسم مقدار ماده موجود در آن است. جرم یک جسم هرگز تغییر نمی کند ، صرف نظر از اینکه روی چه سیاره ای باشد. در حالی که وزن بسته به جاذبه گرانشی متفاوت است. جرم شما روی زمین و ماه یکسان است. در سیستم متریک ، جرم را می توان بر حسب گرم یا کیلوگرم نوشت. فرض کنید شیء مورد استفاده ما یک کامیون با جرم است 1000 کیلوگرم
- برای یافتن جرم یک شیء معین ، آن را در یک ترازوی سه گانه یا دو ترازویی قرار دهید. این ترازو جرم را بر حسب کیلوگرم یا گرم اندازه گیری می کند.
- در سیستم شاهنشاهی ، جرم را می توان بر حسب پوند (پوند) بیان کرد. از آنجا که نیرو نیز می تواند در این واحدها بیان شود ، واژه "جرم پوند" برای متمایز کردن کاربرد آن ابداع شد. با این حال ، اگر جرم یک جسم را که بر حسب پوند بیان شده است یافتید ، کافی است آن را در 0.45 ضرب کنید تا مقدار آن را در کیلوگرم بیابید.
مرحله 3. شتاب جسم را اندازه گیری کنید
در فیزیک ، شتاب به عنوان تغییر سرعت تعریف می شود ، که به عنوان سرعت در جهت معین ، در واحد زمان تعریف می شود. غیر از شتاب گرفتن ، شتاب را می توان به عنوان کاهش سرعت یا تغییر جهت نیز تعریف کرد. همانطور که سرعت را می توان با سرعت سنج اندازه گیری کرد ، شتاب را نیز می توان با شتاب سنج اندازه گیری کرد. اجازه دهید شتاب کامیون با جرم باشد 1000 کیلوگرم است 3 متر بر ثانیه2.
- در سیستم متریک ، سرعت برحسب سانتیمتر بر ثانیه یا متر بر ثانیه و شتاب برحسب سانتیمتر بر ثانیه بر ثانیه (سانتیمتر بر ثانیه در مربع) یا متر بر ثانیه بر ثانیه (متر بر ثانیه در مربع) نوشته می شود.
- در سیستم امپراتوری ، یکی از راه های بیان سرعت پا در ثانیه است. بنابراین ، شتاب را می توان بر حسب واحد فوت بر مربع بر ثانیه بیان کرد.
مرحله 4. جرم جسم را در شتاب آن ضرب کنید
نتیجه یک مقدار سبک است. فقط اعداد بدست آمده را به معادله وصل کنید تا نیروی یک جسم را بشناسید. به یاد داشته باشید که پاسخ خود را در netwon (N) بنویسید.
- نیرو = جرم x شتاب
- نیرو = 1000 کیلوگرم در 3 متر بر ثانیه2
- نیرو = 3000N
روش 2 از 2: مفاهیم پیچیده تر
مرحله 1. اگر نیرو و شتاب را می دانید جرم را بیابید
اگر از نیرو و شتاب یک جسم اطلاع دارید ، کافیست مقادیر را به فرمول یکسان وصل کنید تا جرم جسم را بیابید. در اینجا نحوه انجام آن آمده است:
- نیرو = جرم x شتاب
- 3N = جرم x 3m/s2
- جرم = 3N/3m/s2
- جرم = 1 کیلوگرم
مرحله 2. اگر نیرو و جرم را می دانید ، شتاب را بیابید
اگر نیروی و جرم یک جسم را می دانید ، کافیست مقادیر را به فرمول یکسان وصل کنید تا شتاب جسم را بیابید. در اینجا نحوه انجام آن آمده است:
- نیرو = جرم x شتاب
- 10N = 2 کیلوگرم x شتاب
- شتاب = 10N/2 کیلوگرم
- شتاب = 5 متر بر ثانیه2
مرحله 3. شتاب یک جسم را بیابید
اگر می خواهید نیروی یک جسم را بدانید ، می توانید شتاب آن را تا زمانی که جرم آن را می دانید محاسبه کنید. تنها کاری که باید انجام دهید این است که از یک فرمول برای یافتن شتاب یک جسم استفاده کنید. فرمول این است (شتاب = سرعت نهایی - سرعت اولیه)/زمان.
- مثال: سرعت دونده 6 متر در 2 در 10 ثانیه است. شتابش چنده؟
- سرعت نهایی 6 متر بر ثانیه است. سرعت اولیه آن 0 متر بر ثانیه است. زمان 10 ثانیه است.
- شتاب = (6 متر بر ثانیه - 0 متر بر ثانیه)/10 ثانیه = 6/10 ثانیه = 0.6 متر بر ثانیه2
نکات
- جرم را نیز می توان با شلاق نوشت ، با یک اسلاگ معادل 32174 پوند جرم. یک سرباره مقدار جرمی است که با شتاب 1 فوت در ثانیه در مربع می توان با 1 پوند نیرو شتاب داد. هنگام ضرب جرم در حلزون ها با شتاب در فوت بر ثانیه بر مربع ، از ثابت تبدیل استفاده نمی شود.
- بنابراین ، یک جرم 640 پوندی که با سرعت 5 فوت بر ثانیه مربع شتاب می گیرد دارای نیروی تقریبی 640 برابر 5 بر 32 یا 100 پوند نیرو است.
- وزن جرمی است که تحت تأثیر شتاب گرانش قرار می گیرد. در سطح زمین ، شتاب حدود 9.8 متر بر ثانیه مربع (9.8065) یا 32 فوت بر ثانیه مربع (32 ، 174) است. بنابراین ، در سیستم متریک ، جرم 100 کیلوگرم معادل 980 نیوتن و جرم 100 گرم معادل 980 دینن است. در سیستم بریتانیایی ، جرم و وزن را می توان در واحدهای یکسانی نوشت ، به طوری که 100 پوند جرم 100 پوند (100 پوند نیرو) وزن دارد. از آنجایی که تعادل فنری کشش گرانش را بر روی یک جسم اندازه گیری می کند ، در واقع وزن را اندازه گیری می کند نه جرم. (در استفاده روزمره ، تا زمانی که جاذبه به سطح زمین اعمال شود ، هیچ تفاوتی وجود ندارد.)
- اگر از واحدهای انگلیسی استفاده می کنید ، نتیجه را بر ثابت تبدیل تقسیم کنید. همانطور که در بالا ذکر شد ، پوند می تواند یک واحد جرم یا نیرو در سیستم بریتانیا باشد. هنگامی که به عنوان واحد نیرو استفاده می شود ، پوند پوند نیرو نامیده می شود. ثابت تبدیل 32.174 پوند فوت در هر پوند نیرو در مربع دوم است. 32 ، 174 مقدار شتاب ناشی از گرانش زمین در فوت بر مربع است. (برای ساده سازی ریاضی ، مقدار را به 32 گرد می کنیم.)
- توجه داشته باشید که رابطه بین نیرو ، جرم و شتاب به این معناست که جسمی با جرم کوچک و شتاب زیاد می تواند نیروی یک جسم با جرم بزرگ و شتاب کوچک را داشته باشد.
- جرم 150 کیلوگرم با شتاب 10 متر بر ثانیه مربع دارای قدرتی برابر 150 برابر 10 یا 1500 کیلوگرم بر ثانیه بر مربع است. (به یک کیلو متر بر ثانیه مربع ، نیوتن می گویند.)
- سبک ها بسته به تأثیر آنها بر یک شیء ممکن است نام خاصی داشته باشند. نیرویی که باعث شتاب جسم می شود ، فشار نامیده می شود ، در حالی که نیرویی که باعث کند شدن جسم می شود ، کشش است. نیرویی که جهت چرخش جسم در حال چرخش در محور خود را تغییر می دهد گشتاور نامیده می شود.
- جرم 20 گرم با شتاب 5 سانتی متر در ثانیه مربع دارای نیرویی برابر 20 برابر 5 ، یا 100 گرم سانتی متر بر ثانیه در مربع است. (به یک گرم سانتی متر در ثانیه مربع ، dyne می گویند.)
