Les unitats són newton per metre i newton per metre quadrat. Exemple de tasca

2024 Autora: Angel Austin | [email protected]. Última modificació: 2023-12-17 05:19

Les unitats de mesura en física tenen un paper important en la resolució de problemes pràctics. Gràcies a ells, és possible determinar la correcció del resultat obtingut i entendre el seu valor quantitatiu en comparació amb un estàndard conegut. Considerem a l'article què és una magnitud física amb una unitat de mesura newton per metre.

Newton és una unitat de força

Cada estudiant sap qui és Isaac Newton i quina contribució va fer al desenvolupament de la mecànica clàssica. Amb absoluta certesa, podem dir que la dinàmica, com a branca de la física que estudia les forces, està totalment construïda sobre les lleis del gran científic anglès. Per tant, la comunitat internacional va decidir anomenar la unitat de força Newton (N). Un newton és una força que, actuant sobre un cos d'1 quilogram de pes, li indica una acceleració d'1 m/s2.

Newton és la principal unitat de força de qualsevol tipus. Tanmateix, no és una de les set unitats bàsiques del sistema SI internacional. Tal com va serDit, es defineix mitjançant altres 3 conceptes bàsics: un quilogram (una mesura de massa), un metre (una mesura de la distància a l'espai) i un segon (una mesura del temps).

Què és un newton per metre?

Després de familiaritzar-nos amb el concepte de "newton" com a unitat de mesura de forces, tornem al tema de l'article. Quin és el valor d'un newton multiplicat per un metre? Per a aquells que no puguin respondre immediatament la pregunta plantejada, escrivim aquesta operació en forma matemàtica:

A=Fl

Si, com a resultat de la força F, el cos es mou una distància l, aleshores el producte d'aquestes magnituds físiques donarà el treball realitzat per la força al llarg de la direcció del moviment.

El treball és una característica energètica, es mesura en joules (J). Un joule, d'acord amb la definició de treball, és l'energia que gastarà una força d'1 newton en moure un cos 1 metre.

Depenent del procés físic, el treball dedicat als cossos en moviment es pot convertir en diversos tipus d'energia. Per exemple, si una grua de construcció aixeca una llosa de formigó, augmenta la seva energia potencial en el camp de la gravetat. Un altre exemple: la gent, aplicant una força constant, empeny un cotxe durant un temps. Una part del treball gastat es destina a superar la força de fricció de rodament i, com a resultat, es destina a l'energia tèrmica, l' altra part es destina a augmentar l'energia cinètica del vehicle.

Per tant, un newton per metre és una unitat de treball anomenada joule.

Momentforça

A més del treball, aquesta unitat també s'utilitza per mesurar el moment de força. Aquest últim es descriu amb la mateixa fórmula que el treball, però, en aquest cas, la força es dirigeix en algun angle respecte al vector l, que és la distància des del punt d'aplicació de la força a l'eix de rotació.

Malgrat que el moment de força es descriu en unitats de treball, no ho és. També s'anomena parell, ja que mostra la capacitat d'una força externa per girar el sistema al voltant d'un eix i donar-li una certa acceleració angular. Si el moment de força es multiplica per l'angle de gir en radians, obtenim el treball. La unitat de mesura no canviarà.

Unitat de pressió

Com a part del tema de l'article, també considerarem com es mesura la pressió a la física. Les persones aficionades a aquesta ciència donaran ràpidament la resposta correcta, anomenant el pascal com a unitat per mesurar la pressió en el SI. En els problemes i a la pràctica, sovint es troben altres unitats de pressió, que són convenients d'utilitzar en cada cas concret. Així, generalitzat: atmosfera, torr o mil·límetre de mercuri i bar. Cadascun d'ells es tradueix de manera única a Pascals, utilitzant el factor de conversió adequat.

Considerem la pressió dins de l'abast d'aquest article perquè està estretament relacionada amb la força. Per definició, la pressió és una quantitat igual a la relació entre la força que actua perpendicularment a la superfície i l'àrea d'aquesta superfície, és a dir:

P=F / S

D'aquesta igu altat obtenim la unitatmesura newton per metre quadrat (N/m²). El valor d'1 N/m^{2 s'anomena pascal en honor al físic francès Blaise Pascal, que va dissenyar el baròmetre i va mesurar la pressió atmosfèrica a diferents altures respecte al nivell del mar.}

Un pascal és una quantitat molt petita de pressió. El seu valor es pot imaginar si agafem 100 mil·lilitres d'aigua destil·lada i la distribuïm en una superfície d'1 metre quadrat. Per exemple, tingueu en compte que la pressió atmosfèrica al nivell del mar és d'aproximadament 100.000 pascals.

Per ser complet, observem que les quantitats amb la unitat de mesura newton multiplicada per un metre quadrat no existeixen en física.

Problema d'exemple

Cal determinar quin treball es va fer per gravetat si el cos va caure des d'una determinada alçada a la superfície de la terra en 5 segons. Preneu el pes corporal igual a un quilogram.

La gravetat es pot calcular mitjançant la fórmula:

F=mg=19, 81=9, 81 H

Per determinar l'alçada des de la qual va caure el cos, hauríeu d'utilitzar la fórmula per al moviment uniformement accelerat sense velocitat inicial:

h=gt² / 2=9,815^{2 / 2=122,625 m}

Per fer el treball per gravetat, multipliqueu F i h:

A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J

Gravity ha fet un treball positiu d'aproximadament 1200 newtons per metre, o 1,2 kilojoules.