Вимірювання сили є одним з основних принципів фізики, який дозволяє визначити вплив об'єкта на інший. Силу можна виміряти різними способами, включаючи вимірювання за допомогою силоміра або навіть просто руками. Однак, багато хто з нас знайомі тільки з силою, вимірюваної в Ньютонах. У цій статті ми розглянемо 7 альтернативних способів вимірювання сили, які можна застосувати на практиці.
Перший спосіб - вимірювання тиску. Тиск-це сила, розподілена на площу. При вимірюванні тиску можна використовувати манометр або барометр. Манометр використовується для вимірювання тиску в закритій системі, наприклад, в шинах автомобіля. Барометр, у свою чергу, використовується для вимірювання атмосферного тиску.
Другий спосіб - вимірювання сили тертя. Сила тертя виникає при зіткненні двох тіл і перешкоджає їх руху відносно один одного. Виміряти силу тертя можна за допомогою динамометра, який дозволяє виміряти силу, необхідну для переміщення об'єкта по певній поверхні.
Третій спосіб - вимірювання моменту сили. Момент сили-це обертальний момент, який виникає в результаті дії сили на плече. Вимірювання моменту сили може здійснюватися за допомогою динамометра або спеціального пристрою, званого торкометром. Торкометр дозволяє виміряти момент сили, що діє на обертове тіло.
Четвертий спосіб - вимірювання електричної сили. Електрична сила взаємодії виникає при наявності електричних зарядів. Вимірювання електричної сили може здійснюватися за допомогою електростатичного динамометра, який дозволяє виміряти силу, що виникає при взаємодії двох електричних зарядів.
П'ятий спосіб - вимірювання гідродинамічної сили. Гідродинамічна сила виникає при русі рідин або газів. Вимірювання гідродинамічної сили можна здійснювати за допомогою гідростатичної динамометрії, в якій використовується пристрій з пробкою, зануреною в рідину або газ.
Шостий спосіб - вимірювання сили магнітного поля. Магнітна сила виникає при взаємодії магнітних полів тіл. вимірювання сили магнітного поля може здійснюватися за допомогою магнітометра або спеціального пристрою, званого гауссметром.
Сьомий спосіб - вимірювання сили звуку. Звукова сила-це сила, яку відчувають вуха при сприйнятті звуку. Вимірювання сили звуку може проводитися за допомогою фонометра, який дозволяє виміряти інтенсивність звуку в заданій точці.
Використання важеля для визначення сили
Момент сили розраховується за формулою:
Де М - момент сили, F-прикладена сила і R-відстань від осі обертання до точки прикладання сили.
Щоб виміряти силу за допомогою важеля, потрібно знати значення моменту сили, а також відстань від осі обертання до точки прикладання сили. Змінюючи довжину важеля або відстань від осі обертання до точки прикладання сили, можна змінити силу.
Застосування важеля в наукових та інженерних дослідженнях дозволяє виміряти силу в різних умовах. Важелі використовуються скрізь: від будівництва і транспортування до медичних досліджень і виробництва. Завдяки важелю фізики та інженери можуть вимірювати силу з високою точністю без використання Ньютона або інших пристроїв.
Вивчення опору матеріалів для вимірювання сили
Для цього використовуються різні методи, такі як:
- Випробування міцності: сила може бути виміряна шляхом визначення максимального навантаження, яке може витримати матеріал без руйнування. Цей метод заснований на припущенні, що максимальне навантаження є мірою сили матеріалу.
- Вимірювання деформації: сила може бути виміряна шляхом вимірювання змін розміру або форми матеріалу під дією зовнішньої сили. Одним з найбільш поширених способів вимірювання деформації є використання деформаційного датчика.
- Аналіз розтягування: сила може бути виміряна шляхом аналізу розтягування матеріалу при застосуванні сили. Цей метод заснований на законі Гука, який встановлює лінійну залежність між силою і деформацією матеріалу.
- Випробування на вигин: сила може бути виміряна шляхом тестування матеріалу на вигин. Зміна форми матеріалу при вигині є показником сили, що діє на нього.
- Випробування на зсув: сила може бути виміряна шляхом визначення сили, необхідної для зсуву частин матеріалу Один щодо одного. Цей метод використовується, наприклад, при дослідженні сили тертя.
- Вимірювання пружних характеристик: сила може бути виміряна шляхом аналізу пружних властивостей матеріалу. Пружність матеріалу є показником його здатності відновлювати і зберігати форму і розмір при дії сили.
- Зіставлення з еталоном: сила може бути виміряна шляхом зіставлення сили, що діє на досліджуваний об'єкт, з відомою еталонною силою. Цей метод заснований на порівнянні та порівнянні між двома силами.
Кожен із цих методів має свої переваги та обмеження, і вибір методу залежить від конкретної ситуації та необхідної точності вимірювань.