Одним из основных законов классической динамики является второй закон Ньютона. Он содержит две величины, которые нельзя выразить только при помощи кинематических величин. Этими величинами являются сила и масса. Данные величины равноправны. Каждую из них можно считать основной как силу, так и массу.
Избрав для единицы одной из них эталон, получают единицу для другой, применяя второй закон Ньютона. Так можно получить две разные системы единиц, в одной из них (метрической) основными единицами служат единицы массы, а единицы силы считаются производными. Причиной выбора единиц массы как основным в первую очередь служит то, что для массы проще создать эталон.
Ньютон — единица измерения силы в системе СИ
На сегодняшний момент в физике используют Международную систему единиц (СИ) в которой ньютон — единица измерения силы. Один ньютон (1Н) — это сила, сообщающая телу, имеющему массу в 1 килограмм, ускорение равное 1 метру, деленному на секунду в квадрате в направлении действия силы:
Ньютон является производной единицей в СИ.
Первоначально единицу силы как сформулировано выше приняли для системы единиц МКС (метр-килограмм-секунда) в 1946 г. Немного позднее единицу силы назвали ньютоном (в 1948 г). В системе СИ ньютон — единица измерения силы с 1960 года. Очевидно, что свое имя единица силы получила в честь английского ученого И. Ньютона, основателя классической динамики. Ньютон в своих разработках не использовал единиц измерения силы, рассматривая ее как абстракцию.
При вычислениях часто используют кратные и дольные единицы силы, применяя стандартные приставки системы СИ, например: $1кН=^3Н;; 1нН=^Н;; 1МН=^6Н.$
Единицы измерения силы в других системах единиц
Долгое время, и иногда сейчас, в физике используют систему единиц, называемую СГС. В этой системе единицей длины является сантиметр (см), единицей массы — грамм (г), единицей времени стала секунда (с). В системе СГС единицей силы является дина (дин). Одна дина — это сила, сообщающая телу массой 1 г ускорение, равное 1$frac$. Дина является очень маленькой единицей силы. Ньютон и дина соотносятся как:
В технических расчетах используют еще одну единицу измерения силы, которую называют килограмм — сила (кгс). 1 кгс — это сила, с которой Земля действует на эталонную массу в один килограмм, притягивая ее.
[1Нapprox 0,10197162 кгс.]
В России килограмм-сила используется как внесистемная единица измерения силы, ее рекомендуют использовать там, где численные значения силы невозможно или нерационально выражать в СИ.
Примеры задач с решением
Задание. Тело падает на Землю с высоты $h$. Масса тела равна $m$. Удар длится время $Delta t$. Какова средняя сила удара тела о Землю ($leftlangle Frightrangle $)?
Считайте, что все величины заданы в единицах системы СИ, проверьте, в чем будет измеряться сила.
Решение. Сделаем рисунок.
Тело падает на Землю, так как на него действует сила тяжести. За основу решения задачи примем уравнение движения материальной точки (второй закон Ньютона) в виде:
[leftlangle Frightrangle =fracleft(1.1right),]
где $Delta p=mv-0$ — изменение импульса тела. При движении тела с некоторой высоты, если не учитывать сопротивление воздуха, можно считать, что потенциальная энергия тела, поднятого над Землей, переходит в кинетическую энергию:
Из формулы (1.2) выразим скорость, с которой тело подлетает к поверхности Земли:
Найдем модуль силы удара используя выражения (1.1) и (1.3):$ $
Подставим единицы измерения величин в правую часть полученного выражения:
Ответ. $leftlangle Frightrangle =frac>.$ Полученная формула показывает, что ньютон — единица измерения силы.
Задание. Какова сила притяжения двух одинаковых шаров массы которых по одному килограмму, если их центры находятся на расстоянии 1 м?
Решение. Для шаров закон гравитации можно записать в виде:
где $gamma =6,67cdot ^frac$ — гравитационная постоянная; $m_1_2=m$ — массы тел; $r$ — расстояние между центрами шаров.
Ответ. $F=6,67cdot ^Н$
проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности
Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!
Остались вопросы?
Здесь вы найдете ответы.
Источник: www.webmath.ru
Как называется прибор для измерения силы удара
Принцип действия прибора основан на законе физики, который называется закон Гука, открытый в 1660 году. Он гласит, что деформация пружины прямо пропорциональна силе, действующей на неё.
Первые аппараты для измерения силы появились в XVIII веке. Это весы. В XIX появились приборы с пружиной, растягивающейся под действием приложенного усилия. Позже было изобретено устройство со спиральной пружиной. Эти приборы работали на растяжение.
Позже были изобретены устройства, реагирующие на сжатие.
Установка и эффективность датчиков удара
Среди специалистов существует много споров по поводу установки датчиков удара. Некоторые из них считают, что датчики удара должны быть установлены на железных частях автомобиля и должны быть надежно закреплены, чтобы они не были подвержены внешним вибрациям.
Однако, по мнению других экспертов, установка датчиков на железо является большой ошибкой, так как большая часть амплитуды поглощается железом, а датчик не может правильно считывать данные и часто реагирует на слабые воздействия.
Источник: plazmosvarka.ru
Определение силы удара — Разное — Разное
О силе удара и ее измерении.
Заканчивается шестой год третьего тысячелетия, очередные поколения спортсменов уходят в историю, а проблема измерения силы удара остается нерешенной.
Любители, поклонники и спортсмены продолжают спорить «у кого сильнее удар», не доверяют результатам никаких силомеров (не без оснований) и многие уже приходят к выводу, что подобные измерения вообще не возможны. Почему же такое происходит?
В настоящее время в мире существует множество различных устройств, от дешевых и простых до дорогих и технически сложных, позволяющих измерять силу удара в боевых единоборствах. Самые распространенные датчики, используемые для измерения силы удара — это тензодатчики, пьезорезистивные и пьезоэлектрические датчики силы. Все они обладают высокой
точностью и активно используются для измерения силы ударов в промышленности и на производстве, так как для этих целей и были разработаны.
Измеряя силу удара с помощью этих датчиков, мы, в конечном счете, измеряем силу, возникающую при ударе, и пытаемся ее интерпретировать как искомую силу удара, а она по всем законам физики определяется упругими свойствами мишени и ударной конечности, а также их размерами, формой и относительной скоростью движения. Калибровка подобных измерителей возможна только для тел, имеющих одинаковые свойства, размеры и форму, что и делает возможным их применение в промышленности. В спорте же калиброванных ударных конечностей и калиброванных по силе ударов не существует. Таким образом, даже рассматривая удар как столкновение двух тел (ударной конечности и мишени) обладающих определенными свойствами, формой и массой, мы не в
состоянии провести однозначную калибровку. На самом же деле удар гораздо более сложен и продолжителен, чем простое столкновение. Поэтому, имея только форму ударного импульса и не имея полноценной калибровки невозможно получить корректные результаты при измерении сил!
ы и энергии удара с помощью тензодатчиков, пьезорезистивных и пьезоэлектрических датчиков силы и давления.
В аттракционах часто используются пружинные конструкции. Эти конструкции подходят только для измерения статических сил, в крайнем случае, толчков так, как при ударе по такому измерителю возникает противоположная упругая сила (пропорционально величине сжатия пружины), которая кардинально меняет биомеханику удара. При быстром ударе спортсмен может получить травму.
По тем же причинам не подходят датчики, использующие для измерения силы давление жидкости или газа. Биомеханика удара здесь нарушена из-за возникающей при ударе упругой выталкивающей силы. Калибровка также невозможна по тем же причинам.
Таким образом, недостатком известных решений является недостоверность получаемых данных, так как вместо силы удара, в конечном счете, измеряются силы, возникающие при ударе, а они по всем законам физики определяются не только биомеханикой удара, как нам бы хотелось, но и упругими свойствами мишени и ударной конечности, а также их размерами и формами.
Хочу также подчеркнуть, что в абсолютном большинстве известных случаев конструкции измерителей сильно меняют биомеханику удара, что недопустимо, так как это негативно влияет на постановку удара спортсмена. Но, даже выбрав в качестве мишени некую идеальную мишень, мы не решаем всех проблем, так как придется еще «калибровать» конечности всех спортсменов что
невозможно. И наоборот, представив, что все конечности одинаковы, мы видим, что сила удара будет зависеть от жесткости и тяжести мишени. Даже теоретически сила удара человека по свободно подвешенной боксерской груше весом 8кг не может превысить 400кгс. Если же ударить металлическим кастетом по подвешенному металлическому шару того же веса легко получим и
4000кгс. Отсюда вывод: Погоня за рекордными по силе ударами приведет лишь к конструкциям силомеров с жесткими и тяжелыми мишенями, проверяющими ваши кости на прочность и победителем всегда будет специалист по разбиванию камней. Подведем итог:
Следует признать, что идея мерить силу удара и принимать этот параметр как основную характеристику удара была изначально ошибочна. А в качестве основного параметра, характеризующего силу удара, следует выбрать энергию удара. В боевых единоборствах главная задача и состоит в том, чтобы при ударе передать мишени максимум энергии, это и определяет
эффективность удара. Думаю, что боксеры нас поддержат. Чтобы результаты измерений были вполне однозначны, в качестве измеряемой энергии удара выбираем кинетическую энергию мишени после удара. Мишень конечно должна обладать физическими свойствами (массой и упругостью) не нарушающими биомеханику конкретного вида удара и свободно перемещаться в направлении нанесения ударов. Для боксеров, например можно взять боксерские груши именитых производителей, что позволит, во-первых, исключить проблему с биомеханикой, во-вторых, любой изготовитель будет абсолютно уверен в показаниях своего прибора, тем более что при правильно выбранной схеме калибровка вообще не требуется.
Предлагаю также ввести два дополнительных параметра, которые тоже характеризуют силу удара, но еще и дают возможность оценить качество удара, правильность его нанесения. В качестве таких двух параметров предлагаю выбрать максимальное значение силы, зарегистрированное за время удара (соударения) и само время удара (соударения).
Дополнительные параметры, которые хоть и сильно зависят от физических свойств, размеров и формы мишени и ударной конечности, при идентичных условиях измерений, то есть при одинаковой весовой категории спортсменов, при том же виде удара и той же мишени смогут характеризовать такие качественные характеристики удара как резкость и мощность. Например, при одинаковой энергии удара более резким и мощным естественно будет удар, имеющий большую максимальную силу и меньшее время соударения.
Выбрав в качестве основного параметра энергию удара, мы практически исключаем зависимость результата измерений от свойств, размеров и формы ударной конечности. Точнее эта зависимость на порядок, на два становится менее выраженной.
В физическом плане эта зависимость объясняется тем, что часть энергии удара идет на деформацию мишени, а потери кинетической энергии при упругом ударе двух тел определяются коэффициентом восстановления, который в свою очередь как раз тоже зависит от упругих свойств соударяющихся тел, от их формы и массы. Но энергия деформации относительно энергии удара незначительна. Конечно, погрешность измерения слабых ударов будет велика, но они никого не интересуют, так как считаются неудачными. Как видим, точность измерений легко повысить, выбрав в качестве мишени каучуковый приемник удара, имеющий коэффициент восстановления близкий к единице, но это актуально больше для слабых ударов, а для сильных главное не нарушать биомеханику.
Могу предложить три способа определения энергии удара, на мой взгляд, заслуживающих внимания.
Для самого простейшего способа для измерения энергии удара никакой техники вообще не требуется, достаточно знаний уровня школьной физики о кинетической и потенциальной энергии, а также ее сохранении. Для измерения энергии удара мишень известной массы «m» крепится на достаточно длинном подвесе (для точности) и замеряется величина отклонения мишени после удара по вертикали «h».Энергия удара будет равна mgh (g-ускорение свободного падения). Этим способом можно было бы измерять энергию ударов еще до нашей эры, причем с достаточно высокой точностью, например энергию удара олимпийского чемпиона по кулачному бою математика Пифагора, жившего более 2500 лет назад, не говоря уж о чемпионах по боксу прошлого и позапрошлого века.
Кстати этот достаточно эффектный, наглядный и точный способ, можно применить и сейчас для установления рекордов Гиннеса, которые, как правило, фиксируются в большом зале при широкой аудитории.
Источник: www.v8mag.ru
В чём измеряется сила удара(см.внутри)?
В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд
1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно) ≈ 10 Н
1 Н = 1 кг·м/с².
Ответы
сила удара измеряется в чувствах БОЛИ
вообще любая сила измеряется в ньютонах. а как в автоматах незнаю..
Эмм.. Любая сила в Ньютонах измеряется.
KA PISISU TA BUS. SPEKS
в херне какой-то не существующей
Похожие вопросы
количеством зодолбанных вокруг людей)
в силе противодействия
Умением прощать.
открываешь капот! и смотришь скок там понни! считаешь !
В способности не изменить самому себе что бы ни случилось в жизни.
измерять то что вокруг это научный подход, а «психическая сила человека» понятие ненаучное.
В количествах мыслей о нём.
38 попугаев, 5 мартышек, 2 слона!
Любовь — это константа. При чём бесконечная. Любовь — это единственная константа, которая одновременно является бесконечностью.
Либо она есть, либо её нет.
А бесконечность измерить невозможно.
Вопрос в другом. Испытываете ли вы бесконечную любовь к другому человеку или нет?
Источник: irc.lv