Vipimo katika fizikia vina jukumu muhimu katika kutatua matatizo ya vitendo. Shukrani kwao, inawezekana kuamua usahihi wa matokeo yaliyopatikana na kuelewa thamani yake ya kiasi kwa kulinganisha na kiwango kinachojulikana. Hebu tuzingatie katika makala ni kiasi gani halisi chenye kipimo cha newton kwa kila mita.
Newton ni kitengo cha nguvu
Kila mwanafunzi anajua Isaac Newton ni nani na mchango aliotoa katika ukuzaji wa mechanics ya asili. Kwa hakika kabisa, tunaweza kusema kwamba mienendo, kama tawi la fizikia inayosoma nguvu, imejengwa kabisa juu ya sheria za mwanasayansi mkuu wa Kiingereza. Kwa hiyo, jumuiya ya kimataifa iliamua kuita kitengo cha nguvu Newton (N). Newton moja ni nguvu ambayo, ikitenda kwenye mwili wenye uzito wa kilo 1, huiambia kuongeza kasi ya 1 m/s2..
Newton ndio kitengo kikuu cha nguvu cha aina yoyote kabisa. Walakini, sio moja ya vitengo saba vya msingi vya mfumo wa kimataifa wa SI. Kama ilivyokuwaalisema, inafafanuliwa kupitia dhana nyingine 3 za msingi - kilo (kipimo cha wingi), mita (kipimo cha umbali katika nafasi) na sekunde (kipimo cha wakati).
Newton ni nini kwa kila mita?
Baada ya kufahamiana na dhana ya "newton" kama kipimo cha nguvu, hebu turejee kwenye mada ya makala. Ni thamani gani ya newton iliyozidishwa na mita? Kwa wale ambao hawawezi kujibu swali lililoulizwa mara moja, wacha tuandike operesheni hii katika mfumo wa hisabati:
A=Fl
Ikiwa, kama matokeo ya nguvu F, mwili unasogea umbali l, basi bidhaa ya kiasi hiki cha kimwili itatoa kazi inayofanywa na nguvu pamoja na mwelekeo wa harakati.
Kazi ni sifa ya nishati, hupimwa kwa joules (J). Joule moja, kwa mujibu wa ufafanuzi wa kazi, ni nishati ambayo nguvu ya newton 1 itatumia wakati wa kusonga mwili mita 1.
Kulingana na mchakato wa kimwili, kazi inayotumika kwenye miili inayosogea inaweza kubadilishwa kuwa aina mbalimbali za nishati. Kwa mfano, ikiwa crane ya ujenzi inainua slab halisi, basi nishati yake inayowezekana katika uwanja wa mvuto huongezeka. Mfano mwingine: watu, wakitumia nguvu ya mara kwa mara, kusukuma gari kwa muda fulani. Sehemu ya kazi inayotumika inakwenda kushinda nguvu ya msuguano unaozunguka na, kwa sababu hiyo, huenda kwenye nishati ya joto, sehemu nyingine huenda kuongeza nishati ya kinetic ya gari.
Kwa hivyo newton kwa kila mita ni kitengo cha kazi kinachoitwa joule.
Mudanguvu
Mbali na kazi, kitengo hiki pia hutumika kupima muda wa nguvu. Mwisho unaelezewa na fomula sawa na kazi, hata hivyo, nguvu katika kesi hii inaelekezwa kwa pembe fulani kwa vector l, ambayo ni umbali kutoka kwa hatua ya matumizi ya nguvu hadi mhimili wa mzunguko.
Licha ya ukweli kwamba wakati wa nguvu unaelezewa katika vitengo vya kazi, sivyo. Pia inaitwa torque, kwani inaonyesha uwezo wa nguvu ya nje kuzungusha mfumo karibu na mhimili na kuupa kuongeza kasi ya angular. Ikiwa wakati wa nguvu umeongezeka kwa angle ya mzunguko katika radians, basi tunapata kazi. Kipimo cha kipimo hakitabadilika.
Kipimo cha shinikizo
Kama sehemu ya mada ya makala, tutazingatia pia jinsi shinikizo hupimwa katika fizikia. Watu ambao wanapenda sayansi hii watatoa jibu sahihi haraka, wakitaja pascal kama kitengo cha kupima shinikizo katika SI. Katika matatizo na katika mazoezi, vitengo vingine vya shinikizo mara nyingi hukutana, ambayo ni rahisi kutumia katika kila kesi maalum. Kwa hiyo, imeenea: anga, torr au millimeter ya zebaki na bar. Kila moja yao imetafsiriwa kipekee katika Pascals, kwa kutumia kigezo kinachofaa cha ubadilishaji.
Tunazingatia shinikizo ndani ya upeo wa makala haya kwa sababu yanahusiana kwa karibu na nguvu. Kwa ufafanuzi, shinikizo ni kiasi sawa na uwiano wa nguvu inayofanya kazi perpendicular kwa uso kwa eneo la uso huu, yaani:
P=F / S
Kutokana na usawa huu tunapata kitengopima newton kwa kila mita ya mraba (N/m2). Thamani ya 1 N/m2inaitwa pascal baada ya mwanafizikia Mfaransa Blaise Pascal, ambaye alibuni kipima kipimo na kupima shinikizo la anga kwa urefu tofauti kulingana na usawa wa bahari.
Pascal moja ni kiasi kidogo sana cha shinikizo. Thamani yake inaweza kufikiria ikiwa tutachukua mililita 100 za maji yaliyosafishwa na kuisambaza kwa eneo la mita 1 ya mraba. Kwa mfano, kumbuka kuwa shinikizo la anga katika usawa wa bahari ni takriban paskali 100,000.
Kwa ajili ya utimilifu, tunakumbuka kuwa kiasi kilicho na kipimo cha newton kilichozidishwa na mita ya mraba hakipo katika fizikia.
Tatizo la mfano
Ni muhimu kuamua ni kazi gani ilifanywa na mvuto ikiwa mwili ulianguka kutoka urefu fulani hadi uso wa dunia katika sekunde 5. Chukua uzito wa mwili sawa na kilo moja.
Mvuto unaweza kuhesabiwa kwa kutumia fomula:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Ili kubaini urefu ambao mwili ulianguka, unapaswa kutumia fomula ya mwendo wa kasi unaofanana bila kasi ya awali:
h=gt2 / 2=9.8152 / 2=122.625 m
Ili kufanya kazi ifanywe na mvuto, zidisha F na h:
A=Fh=9.81122.625 ≈ 1203 J
Mvuto umefanya kazi chanya ya takriban toni 1200 kwa kila mita, au kilojuli 1.2.
