Maßeinheiten in der Physik spielen eine wichtige Rolle bei der Lösung praktischer Probleme. Dank ihnen ist es möglich, die Richtigkeit des erh altenen Ergebnisses zu bestimmen und seinen quantitativen Wert im Vergleich zu einem bekannten Standard zu verstehen. Betrachten wir im Artikel, was eine physikalische Größe mit der Maßeinheit Newton pro Meter ist.
Newton ist eine Einheit der Kraft
Jeder Student weiß, wer Isaac Newton ist und welchen Beitrag er zur Entwicklung der klassischen Mechanik geleistet hat. Mit absoluter Sicherheit können wir sagen, dass die Dynamik als Teilgebiet der Physik, das sich mit Kräften befasst, vollständig auf den Gesetzen des großen englischen Wissenschaftlers aufgebaut ist. Daher beschloss die internationale Gemeinschaft, die Krafteinheit Newton (N) zu nennen. Ein Newton ist eine solche Kraft, die einem 1 Kilogramm schweren Körper eine Beschleunigung von 1 m/s mitteilt2.
Newton ist die Haupteinheit der Kraft jeglicher Art. Es ist jedoch keine der sieben Basiseinheiten des internationalen SI-Systems. Wie es wargesagt, es wird durch 3 andere grundlegende Konzepte definiert - ein Kilogramm (ein Maß für die Masse), ein Meter (ein Maß für die Entfernung im Raum) und eine Sekunde (ein Maß für die Zeit).
Was ist ein Newton pro Meter?
Nachdem wir uns mit dem Konzept von "Newton" als Maßeinheit für Kräfte vertraut gemacht haben, kehren wir zum Thema des Artikels zurück. Welchen Wert hat ein Newton multipliziert mit einem Meter? Für diejenigen, die die gestellte Frage nicht sofort beantworten können, schreiben wir diese Operation in mathematischer Form:
A=Fl
Wenn sich der Körper infolge der Kraft F um eine Strecke l bewegt, dann ergibt das Produkt dieser physikalischen Größen die von der Kraft entlang der Bewegungsrichtung verrichtete Arbeit.
Arbeit ist eine Energiekennzahl, sie wird in Joule (J) gemessen. Ein Joule ist nach der Definition von Arbeit die Energie, die eine Kraft von 1 Newton aufwenden muss, um einen Körper um 1 Meter zu bewegen.
Je nach physikalischem Vorgang kann die bei der Bewegung von Körpern aufgewendete Arbeit in verschiedene Energiearten umgewandelt werden. Wenn zum Beispiel ein Baukran eine Betonplatte anhebt, dann erhöht sich seine potentielle Energie im Feld der Schwerkraft. Ein anderes Beispiel: Menschen schieben ein Auto mit konstanter Kraft für einige Zeit. Ein Teil der aufgewendeten Arbeit geht in die Überwindung der Rollreibungskraft und damit in thermische Energie, der andere Teil in die Erhöhung der kinetischen Energie des Fahrzeugs.
Ein Newton pro Meter ist also eine Arbeitseinheit namens Joule.
AugenblickStärke
Neben der Arbeit wird diese Einheit auch zur Messung des Kraftmoments verwendet. Letzteres wird durch die gleiche Formel wie die Arbeit beschrieben, jedoch ist die Kraft in diesem Fall in einem bestimmten Winkel zum Vektor l gerichtet, der der Abstand vom Angriffspunkt der Kraft zur Rotationsachse ist.
Trotz der Tatsache, dass das Moment der Kraft in Arbeitseinheiten beschrieben wird, ist es das nicht. Es wird auch Drehmoment genannt, da es die Fähigkeit einer externen Kraft zeigt, das System um eine Achse zu drehen und ihm eine gewisse Winkelbeschleunigung zu verleihen. Wenn das Kraftmoment mit dem Drehwinkel im Bogenmaß multipliziert wird, erh alten wir die Arbeit. Die Maßeinheit ändert sich nicht.
Druckeinheit
Als Teil des Themas des Artikels werden wir auch betrachten, wie Druck in der Physik gemessen wird. Liebhaber dieser Wissenschaft werden schnell die richtige Antwort geben und das Pascal als Einheit zur Messung des Drucks in SI nennen. Bei Problemen und in der Praxis werden oft andere Druckeinheiten angetroffen, die in jedem speziellen Fall bequem zu verwenden sind. Also weit verbreitet: Atmosphäre, Torr oder Millimeter Quecksilbersäule und Bar. Jeder von ihnen wird unter Verwendung des entsprechenden Umrechnungsfaktors eindeutig in Pascal übersetzt.
Wir betrachten Druck im Rahmen dieses Artikels, weil er eng mit Gew alt verbunden ist. Per Definition ist Druck eine Größe gleich dem Verhältnis der senkrecht zur Oberfläche wirkenden Kraft zur Fläche dieser Oberfläche, also:
P=F / S
Aus dieser Gleichheit erh alten wir EinheitMessen Sie Newton pro Quadratmeter (N/m2). Der Wert von 1 N/m2 wird Pascal genannt, nach dem französischen Physiker Blaise Pascal, der das Barometer konstruierte und den atmosphärischen Druck in verschiedenen Höhen relativ zum Meeresspiegel maß.
Ein Pascal ist ein sehr kleiner Druck. Sein Wert lässt sich erahnen, wenn wir 100 Milliliter destilliertes Wasser nehmen und auf einer Fläche von 1 Quadratmeter verteilen. Beachten Sie beispielsweise, dass der atmosphärische Druck auf Meereshöhe etwa 100.000 Pascal beträgt.
Der Vollständigkeit halber sei angemerkt, dass es in der Physik keine Größen mit der Maßeinheit Newton multipliziert mit einem Quadratmeter gibt.
Beispielaufgabe
Es ist notwendig zu bestimmen, welche Arbeit die Schwerkraft verrichtet hat, wenn der Körper in 5 Sekunden aus einer bestimmten Höhe auf die Erdoberfläche gefallen ist. Nehmen Sie das Körpergewicht gleich einem Kilogramm.
Die Schwerkraft kann mit folgender Formel berechnet werden:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Um die Fallhöhe des Körpers zu bestimmen, sollten Sie die Formel für gleichmäßig beschleunigte Bewegung ohne Anfangsgeschwindigkeit verwenden:
h=gt2 / 2=9,8152 / 2=122,625 m
Um die Arbeit durch die Schwerkraft zu erledigen, multipliziere F und h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
Die Schwerkraft hat positive Arbeit von etwa 1200 Newton pro Meter oder 1,2 Kilojoule geleistet.
