გაზომვის ერთეულები ფიზიკაში მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ პრაქტიკული ამოცანების გადაჭრაში. მათი წყალობით შესაძლებელია მიღებული შედეგის სისწორის დადგენა და მისი რაოდენობრივი მნიშვნელობის გაგება ცნობილ სტანდარტთან შედარებით. განვიხილოთ სტატიაში რა არის ფიზიკური სიდიდე ნიუტონის საზომი ერთეულით მეტრზე.
ნიუტონი არის ძალის ერთეული
ყველა სტუდენტმა იცის ვინ არის ისააკ ნიუტონი და რა წვლილი შეიტანა მან კლასიკური მექანიკის განვითარებაში. აბსოლუტური დარწმუნებით შეგვიძლია ვთქვათ, რომ დინამიკა, როგორც ფიზიკის ფილიალი, რომელიც სწავლობს ძალებს, მთლიანად აგებულია დიდი ინგლისელი მეცნიერის კანონებზე. ამიტომ, საერთაშორისო საზოგადოებამ გადაწყვიტა ეწოდა ძალის ერთეული ნიუტონი (N). ერთი ნიუტონი ისეთი ძალაა, რომელიც მოქმედებს სხეულზე, რომლის წონაა 1 კილოგრამი, მიუთითებს აჩქარებაზე 1 მ/წმ.2..
ნიუტონი არის აბსოლუტურად ნებისმიერი სახის ძალის მთავარი ერთეული. თუმცა, ის არ არის საერთაშორისო SI სისტემის შვიდი საბაზისო ერთეულიდან ერთ-ერთი. Როგორც იყონათქვამია, რომ იგი განისაზღვრება 3 სხვა ძირითადი ცნების საშუალებით - კილოგრამი (მასის საზომი), მეტრი (სივრცეში მანძილის საზომი) და წამი (დროის საზომი).
რა არის ნიუტონი მეტრზე?
„ნიუტონის“, როგორც ძალების საზომი ერთეულის ცნების გაცნობის შემდეგ, დავუბრუნდეთ სტატიის თემას. რა არის ნიუტონის გამრავლებული მეტრი? ვისაც არ შეუძლია დაუყონებლივ უპასუხოს დასმულ კითხვას, დავწეროთ ეს ოპერაცია მათემატიკური ფორმით:
A=Fl
თუ F ძალის შედეგად სხეული მოძრაობს l მანძილზე, მაშინ ამ ფიზიკური სიდიდეების ნამრავლი მისცემს ძალის მიერ შესრულებულ სამუშაოს მოძრაობის მიმართულების გასწვრივ.
მუშაობა ენერგეტიკული მახასიათებელია, ის იზომება ჯოულებში (J). ერთი ჯოული, სამუშაოს განმარტების შესაბამისად, არის ენერგია, რომელსაც 1 ნიუტონის ძალა დახარჯავს სხეულის 1 მეტრით გადაადგილებისას.
ფიზიკური პროცესიდან გამომდინარე, მოძრავ სხეულებზე დახარჯული სამუშაო შეიძლება გარდაიქმნას სხვადასხვა სახის ენერგიად. მაგალითად, თუ სამშენებლო ამწე აწევს ბეტონის ფილს, მაშინ მისი პოტენციური ენერგია სიმძიმის ველში იზრდება. კიდევ ერთი მაგალითი: ხალხი, მუდმივი ძალის გამოყენებით, გარკვეული დროით უბიძგებს მანქანას. დახარჯული სამუშაოს ნაწილი მიდის მოძრავი ხახუნის ძალის დასაძლევად და, შედეგად, გადადის თერმულ ენერგიაში, მეორე ნაწილი მიდის მანქანის კინეტიკური ენერგიის გაზრდაზე.
ასე რომ, ნიუტონი მეტრზე არის სამუშაო ერთეული, რომელსაც ეწოდება ჯოული.
მომენტიძალა
გარდა სამუშაოებისა, ეს ერთეული ასევე გამოიყენება ძალის მომენტის გასაზომად. ეს უკანასკნელი აღწერილია იგივე ფორმულით, როგორც სამუშაო, თუმცა, ძალა ამ შემთხვევაში მიმართულია გარკვეული კუთხით l ვექტორთან, რაც არის მანძილი ძალის გამოყენების წერტილიდან ბრუნვის ღერძამდე.
მიუხედავად იმისა, რომ ძალის მომენტი აღწერილია სამუშაო ერთეულებში, ეს ასე არ არის. მას ასევე უწოდებენ ბრუნვას, რადგან ის აჩვენებს გარე ძალის უნარს, მოატრიალოს სისტემა ღერძის გარშემო და მისცეს მას გარკვეული კუთხური აჩქარება. თუ ძალის მომენტი გამრავლებულია ბრუნვის კუთხით რადიანებში, მაშინ მივიღებთ სამუშაოს. საზომი ერთეული არ შეიცვლება.
წნევის ერთეული
სტატიის თემის ფარგლებში ჩვენ ასევე განვიხილავთ, თუ როგორ იზომება წნევა ფიზიკაში. ამ მეცნიერების მოყვარული ადამიანები სწრაფად გასცემენ სწორ პასუხს და დაასახელებენ პასკალს, როგორც SI-ში წნევის საზომ ერთეულს. პრობლემებსა და პრაქტიკაში ხშირად გვხვდება წნევის სხვა ერთეულები, რომლებიც მოსახერხებელია თითოეულ კონკრეტულ შემთხვევაში გამოსაყენებლად. ასე რომ, ფართოდ გავრცელებულია: ატმოსფერო, ვერცხლისწყლის ტორსი ან მილიმეტრი და ბარი. თითოეული მათგანი ცალსახად ითარგმნება პასკალებში, შესაბამისი კონვერტაციის ფაქტორის გამოყენებით.
ჩვენ განვიხილავთ ზეწოლას ამ სტატიის ფარგლებში, რადგან ის მჭიდრო კავშირშია ძალასთან. განსაზღვრებით, წნევა არის სიდიდე, რომელიც ტოლია ზედაპირზე პერპენდიკულურად მოქმედი ძალის თანაფარდობას ამ ზედაპირის ფართობთან, ანუ:
P=F / S
ამ ტოლობიდან ვიღებთ ერთეულსგაზომეთ ნიუტონი კვადრატულ მეტრზე (N/m2). 1 N/m2 მნიშვნელობას უწოდებენ პასკალს ფრანგი ფიზიკოსის ბლეზ პასკალის მიხედვით, რომელმაც დააპროექტა ბარომეტრი და გაზომა ატმოსფერული წნევა სხვადასხვა სიმაღლეებზე ზღვის დონიდან.
ერთი პასკალი არის ძალიან მცირე ზეწოლა. მისი ღირებულება შეიძლება წარმოვიდგინოთ, თუ ავიღებთ 100 მილილიტრ გამოხდილ წყალს და გავანაწილებთ 1 კვადრატულ მეტრზე. მაგალითად, გაითვალისწინეთ, რომ ატმოსფერული წნევა ზღვის დონეზე არის დაახლოებით 100000 პასკალი.
სისრულისთვის აღვნიშნავთ, რომ სიდიდეები ნიუტონის საზომი ერთეულით გამრავლებული კვადრატულ მეტრზე არ არსებობს ფიზიკაში.
პრობლემის მაგალითი
აუცილებელია იმის დადგენა, თუ რა სამუშაო შეასრულა გრავიტაციამ, თუ სხეული 5 წამში დაეცემა გარკვეული სიმაღლიდან დედამიწის ზედაპირზე. აიღეთ სხეულის წონა ერთი კილოგრამის ტოლი.
მიზიდულობის გამოთვლა შესაძლებელია ფორმულით:
F=mg=19, 81=9, 81 H
სიმაღლის დასადგენად, საიდანაც სხეული დაეცა, უნდა გამოიყენოთ ფორმულა ერთნაირად აჩქარებული მოძრაობისთვის საწყისი სიჩქარის გარეშე:
სთ=გt2 / 2=9,8152 / 2=122,625 მ
გრავიტაციით შესრულებული სამუშაოს მისაღებად, გაამრავლეთ F და h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
გრავიტაციამ შეასრულა დადებითი მუშაობა დაახლოებით 1200 ნიუტონი მეტრზე, ანუ 1,2 კილოჯოული.
