Содержание
Чаще всего единица измерения силы обозначается как ньютон (Большая буква N) в метрической системе или системе СИ. Ньютон находит применение в различных научных измерениях. Есть и другие единицы измерения силы, которые используются не так часто. Ниже они рассмотрены.
Ньютон
Единицей измерения силы в Международной системе единиц (СИ) является ньютон. Он назван в честь Исаака Ньютона, в знак признания его работ по классической механике, в частности, по второму закону движения Ньютона.
Один ньютон — это сила, необходимая для ускорения одного килограмма массы со скоростью один метр в секунду в квадрате в направлении приложенной силы.
Как появилась эта единица?
В 1946 году в Резолюции 2 Конфедерации женских изобразительных искусств (CGPM) были стандартизированы единицы измерения физической величины силы в системе единиц MKS, которая должна была стать величиной, необходимой для ускорения 1 кг массы со скоростью 1 м в секунду в квадрате.
В 1948 году 9-я Резолюция CGPM 7 приняла название ньютона для этой силы. Система MKS стала основой современной системой единиц СИ. Таким образом, ньютон стал стандартной единицей силы в SI или Международной системе единиц.
Эта единица СИ названа в честь Исаака Ньютона. Как и для каждой единицы измерения силы в Международной системы СИ, названной в честь человека, первая буква его символа — верхний регистр (N). Однако, когда единица СИ пишется на английском языке, она рассматривается как обычное существительное и всегда должна начинаться с буквы нижнего регистра (ньютон), за исключением ситуации, когда любое слово в этой позиции будет написано с большой буквы, например, в начале предложения или в материале с использованием заголовков.
Второй закон Ньютона утверждает, что Р = ma, где P представляет собой усилие, m — это масса объекта, получающего силу, a — ускорение объекта.
Н = 1 кг ⋅ 1 м / с 2
Примеры использования
При средней гравитации на Земле (условно, g = 9,806 65 м / с 2 ) масса 1 килограмма оказывает силу около 9,8 ньютона. Яблоко среднего размера предполагает около одного ньютона силы, которую мы измеряем как вес яблока.
1 N = 0,10197 кг × 9,80665 м / с 2 (0,101 97 кг = 101,97 г)
Вес среднего взрослого человека прилагает силу около 608 Н.
608 N = 62 кг × 9,80665 м / с 2 (где 62 кг — средняя масса взрослого человека в мире)
Еще одна единица
Помимо ньютона, в СИ существует и более большая физическая единица измерения силы — килоньютон (кН). Он равняется 1000 Н. Например, тяговое усилие от класса Y в паровозе локомотива и тяга из F100 истребителя реактивного двигателя — оба около 130 кН.
Один килоньютон составляет 102,0 kgf или около 100 кг нагрузки.
1 кН=102 кг × 9,81 м / с 2
Так, например, платформа, которая показывает его, оценивается в 321 кН (72000 фунтов F ), будет надежно поддерживать 32,100 кг (70800 фунтов) нагрузки. Эта единица используется в следующих спецификациях безопасности:
- удерживающие ценности крепежа, якоря земли и других предметов, используемых в строительной промышленности;
- рабочие нагрузки на растяжение и на сдвиг;
- оборудование для скалолазания;
- тяги в ракетных двигателей и ракет-носителей;
- усилие зажима различных форм в литьевых машинах, используемых для изготовления пластиковых деталей.
Джоуль
Джоуль (символ J), является производной единицей измерения силы тока в Международной системе единиц. Она равна энергии, передаваемой (или выполняемой при работе) объекту, когда сила одного ньютона воздействует в направлении движения на расстоянии одного метра (1 ньютон-метр или Н⋅м).
Это также энергия, рассеиваемая в виде тепла, когда электрический ток в один ампер проходит через сопротивление в 1 Ом/на одну секунду. Он назван в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818–1889).
В терминах сначала базовых единиц СИ, а затем в терминах других единиц СИ стоит представить: J = kg⋅m 2 /s 2 = N⋅m = Pa⋅m 3 = W⋅s = C⋅V, где:
- kg — килограмм;
- m — метр;
- s — секунда;
- N — ньютон;
- Pa — паскаль;
- W — ватт;
- C — кулон;
- V — вольт.
Один джоуль может быть определен следующим образом:
- Работа требовала перемещения электрического заряда одного кулона через разность электрических потенциалов в один вольт или один кулон-вольт (C⋅V). Это отношение может быть использовано для определения вольт.
- Работа требовала производства одного ватта мощности в течение одной секунды или одной ватт-секунды (W⋅s) (сравните киловатт-час — 3,6 мегаджоуля). Это отношение может быть использовано для определения ватта.
Повседневный Джоуль
Единица измерения величины силы в повседневной жизни — это:
- Энергия, необходимая для поднятия томата среднего размера на 1 метр (3 фута 3 дюйма). Предположим, масса помидора составляет приблизительно 100 г (3,5 унции).
- Энергия, выделяемая, когда тот же помидор падает на метр вниз.
- Энергия, необходимая для ускорения массы 1 кг за 1 м с -2 на расстояние 1 м.
- Тепло, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 0,24 ° С.
- Обычная энергия, выделяемая человеком в состоянии покоя, каждые 1/60 с (приблизительно 17 мс).
- Кинетическая энергия от 50 кг человек (0,2 м / с или 0,72 км / ч).
- Кинетическая энергия теннисного мяча 56 г, движущегося со скоростью 6 м / с (22 км / ч).
- Кинетическая энергия объекта с массой 1 кг движется при√2 ≈ 1,4 м / с.
- Количество электричества, необходимое для освещения 1 Вт светодиода в течение 1 с.
Так как джоуль также является ватт-секундой, а общая единица продажи электроэнергии домам — это кВт-ч (киловатт-час), то кВт-ч, таким образом, составляет 1000 Вт × 3600 с = 3,6 МДж (мегаджоуля).
Остальные единицы измерения
Какие единицы измерения силы существуют, помимо ньютона?
Дина — это сила, необходимая для того, чтобы сдвинуть массу 1 г с ускорением 1 сантиметра в секунду в секунду (1 см / с 2 ). 1 N = 100 000 дин. Используется при работе с мелкими объектами.
Фут — это усилие, необходимое, чтобы дать массу 1 фунт (1 фунт) с ускорением 1 фута в секунду в секунду (1 фут / с 2 ); 1 фунт равен 0,1382 ньютона.
Фунт — это сила, действующая на массу 1 фунт (1 фунт) с ускорением под действием силы тяжести. Это нетехническая единица силы, которая также называется весом.
Пересчетные коэффициенты
Чтобы выполнить задачу: "запишите единицы измерения силы" — нужно ознакомиться со следующими таблицами.
Подходы к единицам массы, силы или веса показаны ниже.
| Главная // Наша библиотека // Справочник // Система СИ |
Содержание
Общие сведенияСистема СИ была принята XI Генеральной конференцией по мерам и весам, некоторые последующие конференции внесли в СИ ряд изменений. Система СИ определяет семь основных и производные единицы измерения, а также набор приставок . Установлены стандартные сокращённые обозначения для единиц измерения и правила записи производных единиц. В России действует ГОСТ 8.417-2002, предписывающий обязательное использование СИ. В нем перечислены единицы измерения, приведены их русские и международные названия и установлены правила их применения. По этим правилам в международных документах и на шкалах приборов допускается использовать только международные обозначения. Во внутренних документах и публикациях можно использовать либо международные либо русские обозначения (но не те и другие одновременно). Основные единицы : килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин, моль и кандела. В рамках СИ считается, что эти единицы имеют независимую размерность, т. е. ни одна из основных единиц не может быть получена из других. Производные единицы получаются из основных с помощью алгебраических действий, таких как умножение и деление. Некоторым из производных единиц в Системе СИ присвоены собственные названия. Приставки можно использовать перед названиями единиц измерения; они означают, что единицу измерения нужно умножить или разделить на определенное целое число, степень числа 10. Например приставка «кило» означает умножение на 1000 (километр = 1000 метров). Приставки СИ называют также десятичными приставками. ИсторияСистема СИ основана на метрической системе мер, которая была создана французскими учеными и впервые была широко внедрена после Великой Французской революции. До введения метрической системы, единицы измерения выбирались случайно и независимо друг от друга. Поэтому пересчет из одной единицы измерения в другую был сложным. К тому же в разных местах применялись разные единицы измерения, иногда с одинаковыми названиями. Метрическая система должна была стать удобной и единой системой мер и весов. В 1799 г. были утверждены два эталона — для единицы измерения длины ( метр) и для единицы измерения веса ( килограмм). В 1874 г. была введена система СГС, основанная на трех единицах измерения — сантиметр, грамм и секунда. Были также введены десятичные приставки от микро до мега. В 1889 г. 1-ая Генеральная конференция по мерам и весам приняла систему мер, сходную с СГС, но основанную на метре, килограмме и секунде, т. к. эти единицы были признаны более удобными для практического использования. В последующем были введены базовые единицы для измерения физических величин в области электричества и оптики. В 1960 г. XI Генеральная конференция по мерам и весам приняла стандарт, который впервые получил название «Международная система единиц (СИ)». В 1971 г. IV Генеральная конференция по мерам и весам внесла изменения в СИ, добавив, в частности, единицу измерения количества вещества ( моль). В настоящее время СИ принята в качестве законной системы единиц измерения большинством стран мира и почти всегда используется в области науки (даже в тех странах, которые не приняли СИ). Единицы системы СИПосле обозначений единиц Системы СИ и их производных точка не ставится, в отличие от обычных сокращений. Основные единицы |
| Величина | Единица измерения | Обозначение | ||
|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | |
| Длина | метр | metre (meter) | м | m |
| Масса | килограмм | kilogram | кг | kg |
| Время | секунда | second | с | s |
| Сила электрического тока | ампер | ampere | А | A |
| Термодинамическая температура | кельвин | kelvin | К | K |
| Сила света | кандела | candela | кд | cd |
| Количество вещества | моль | mole | моль | mol |
Производные единицы
Производные единицы могут быть выражены через основные с помощью математических операций умножения и деления. Некоторым из производных единиц, для удобства, присвоены собственные названия, такие единицы тоже можно использовать в математических выражениях для образования других производных единиц.
Математическое выражение для производной единицы измерения вытекает из физического закона, с помощью которого эта единица измерения определяется или определения физической величины, для которой она вводится. Например, скорость — это расстояние, которое тело проходит в единицу времени. Соответственно, единица измерения скорости — м/с (метр в секунду).
Часто одна и та же единица измерения может быть записана по разному, с помощью разного набора основных и производных единиц (см., например, последнюю колонку в таблице Производные единицы с собственными названиями ). Однако, на практике используются установленные (или просто общепринятые) выражения, которые наилучшим образом отражают физический смысл измеряемой величины. Например, для записи значения момента силы следует использовать Н×м, и не следует использовать м×Н или Дж.
| Величина | Единица измерения | Обозначение | Выражение | ||
|---|---|---|---|---|---|
| русское название | международное название | русское | международное | ||
| Плоский угол | радиан | radian | рад | rad | м×м -1 = 1 |
| Телесный угол | стерадиан | steradian | ср | sr | м 2 ×м -2 = 1 |
| Температура по шкале Цельсия | градус Цельсия | °C | degree Celsius | °C | K |
| Частота | герц | hertz | Гц | Hz | с -1 |
| Сила | ньютон | newton | Н | N | кг×м/c 2 |
| Энергия | джоуль | joule | Дж | J | Н×м = кг×м 2 /c 2 |
| Мощность | ватт | watt | Вт | W | Дж/с = кг×м 2 /c 3 |
| Давление | паскаль | pascal | Па | Pa | Н/м 2 = кг?м -1 ?с 2 |
| Световой поток | люмен | lumen | лм | lm | кд×ср |
| Освещённость | люкс | lux | лк | lx | лм/м 2 = кд×ср×м -2 |
| Электрический заряд | кулон | coulomb | Кл | C | А×с |
| Разница потенциалов | вольт | volt | В | V | Дж/Кл = кг×м 2 ×с -3 ×А -1 |
| Сопротивление | ом | ohm | Ом | Ω | В/А = кг×м 2 ×с -3 ×А -2 |
| Ёмкость | фарад | farad | Ф | F | Кл/В = кг -1 ×м -2 ×с 4 ×А 2 |
| Магнитный поток | вебер | weber | Вб | Wb | кг×м 2 ×с -2 ×А -1 |
| Магнитная индукция | тесла | tesla | Тл | T | Вб/м 2 = кг×с -2 ×А -1 |
| Индуктивность | генри | henry | Гн | H | кг×м 2 ×с -2 ×А -2 |
| Электрическая проводимость | сименс | siemens | См | S | Ом -1 = кг -1 ×м -2 ×с 3 А 2 |
| Радиоактивность | беккерель | becquerel | Бк | Bq | с -1 |
| Поглощённая доза ионизирующего излучения | грэй | gray | Гр | Gy | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Эффективная доза ионизирующего излучения | зиверт | sievert | Зв | Sv | Дж/кг = м 2 /c 2 |
| Активность катализатора | катал | katal | кат | kat | mol×s -1 |
Единицы, не входящие в Систему СИ
Некоторые единицы измерения, не входящие в Систему СИ, по решению Генеральной конференции по мерам и весам «допускаются для использования совместно с СИ».
| Единица измерения | Международное название | Обозначение | Величина в единицах СИ | |
|---|---|---|---|---|
| русское | международное | |||
| минута | minute | мин | min | 60 с |
| час | hour | ч | h | 60 мин = 3600 с |
| сутки | day | сут | d | 24 ч = 86 400 с |
| градус | degree | ° | ° | (П/180) рад |
| угловая минута | minute | ′ | ′ | (1/60)° = (П/10 800) |
| угловая секунда | second | ″ | ″ | (1/60)′ = (П/648 000) |
| литр | litre (liter) | л | l, L | 1 дм 3 |
| тонна | tonne | т | t | 1000 кг |
| непер | neper | Нп | Np | |
| бел | bel | Б | B | |
| электронвольт | electronvolt | эВ | eV | 10 -19 Дж |
| атомная единица массы | unified atomic mass unit | а. е. м. | u | =1,49597870691 -27 кг |
| астрономическая единица | astronomical unit | а. е. | ua | 10 11 м |
| морская миля | nautical mile | миля | 1852 м (точно) | |
| узел | knot | уз | 1 морская миля в час = (1852/3600) м/с | |
| ар | are | а | a | 10 2 м 2 |
| гектар | hectare | га | ha | 10 4 м 2 |
| бар | bar | бар | bar | 10 5 Па |
| ангстрем | ångström | Å | Å | 10 -10 м |
| барн | barn | б | b | 10 -28 м 2 |
Приставки СИ для образования десятичных и дольных единиц
Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 с скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с2.
Единица названа в честь английского физика Исаака Ньютона, открывшего законы движения и связавшего понятия силы, массы и ускорения. В своих работах, однако, Исаак Ньютон не вводил единиц измерения силы и рассматривал её, как абстрактное явление. [1] Измерять силу в ньютонах стали спустя более чем два века после смерти великого учёного, когда была принята система СИ.
Ди́на (обозначение: дин, dyn; от греч. δύναμις — сила) — единица измерения силы в системе единиц СГС.
1 дина равна силе, которая, воздействуя на массу в 1 г, сообщает ей ускорение 1 см / с2;.
1 дин = г · см / с2 = 10−5 Н.
Килограмм-сила (кгс или кГ) равна силе, сообщающей телу массой один килограмм ускорение 9,80665 м/с² (нормальное ускорение свободного падения, принятое 3-й Генеральной конференцией по мерам и весам, 1901). Единица силы системы единиц МКГСС.
Килограмм-сила примерно равна силе, с которой тело массой один килограмм давит на весы на поверхности Земли (примерно, потому что вес немного зависит от широты, так как от нее зависит ускорение силы тяжести g ввиду не шарообразной формы земли, которое имеет разное значение на полюсах и экваторе) .
В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд (обозначается kp).
Планковская сила — физическая величина, численно равная планковскому импульсу, деленному на планковское время. В естественной системе единиц планковская сила является единицей измерения силы. Обозначается FP.
Стен (фр. sthène) — единица измерения силы в системе единиц МТС, применявшейся в СССР с 1933 по 1955 годы.
1 Стен равен силе, которая, воздействуя на массу в 1 тонну, сообщает ей ускорение 1 м / с²;.
