在本文中:测量力的大小高级概念
力是物理用语,用来表示一种对物体的影响,这种影响会导致物体运动速率或方向改变。力可以通过拉或推的形式给物体一定的加速度。力、质量、加速度的关系,牛顿在他的运动学第二定律就表示出来了。这个定律说明,施加在一个物体上的力的大小,等于其质量和加速度的乘积。想知道如何测量力,下面教你。
方法
1:测量力的大小
1:理解力、质量和加速度之间的关系。物体上的一个力,就是质量和加速度的成绩。可以用下列公式力 = 质量 x 加速度 来表示。下面有一些其他需要记住的东西:
标准质量单位是千克(kg)。
标准加速度的单位是m/s2 。
标准的力的单位是牛顿 (N),是个后来衍生出来的新标准量: 1N = 1 kg x 1m/s2。
2:测量某物体的质量。物体质量即含物质的量,永远不变,不会因为物体到了其他星球而变。重量会随着重力而改变,但质量在地球和在月球是一致的。在公制单位系统中,质量可以用克或千克来表示。假设一辆卡车的质量是 1000 kg。
要找出质量,就放在三臂天平或托盘天平上,测出克或千克的质量。
在英制系统中,可以用磅来表示力。因为磅是用来表示力的,所以又出现了“磅质量”的单位。不过如果你用英制单位的磅来表示质量,最好换算为公制单位。知道某磅的物体,就把磅数乘以.45,得到以千克为单位的质量数。
3:测量物体加速度。在物理学中,加速度是速度变化量,即某个方向的速率关于时间的变化率。速度可以用速度计来测,加速度也可以用加速度计来测。比如上述的 1000kg 的卡车的加速度是 3m/s2。
公制单位中,速度用厘米每秒或米每秒来表示,加速度用厘米每平方秒或米每平方秒来表示。
英制单位中,一种表示速度的方法,就是英尺每秒,加速度也可以用英尺每平方秒来表示。
4:让物体质量乘以加速度。得到力的值。将已知数带入等式就可以知道物体受的力了。要记住要用N(牛顿)来表示力的单位。
力 = 1000 kg x 3m/s2
力 = 3000N
方法
2:高级概念
1:如果知道力和加速度,计算质量。如果知道前两个量,带入同一个方程,即可计算物体质量。以下是方法:
3N = 质量 x 3m/s2
质量 = 3N/3m/s2
质量 = 1 kg
2:如果知道力和质量,找出加速度大小。如果知道物体这两个量,就代入方程即可找出加速度。
10N = 2 kg x 加速度
加速度 = 10N/2kg
加速度 = 5m/s2
3:找出物体的加速度。想知道物体受力情况,可以通过质量和加速度来得出。你只需要用以下方程式找出物体加速度即可。方程是加速度=(末速度-初速度)/时间。
例如:运动员十秒内达到6 m/s 的速度,他的加速度是?
末速度是6 m/s,初速度是 0 m/s ,时间为10s。
加速度= (6 m/s - 0 m/s)/10s = 6/10s = .6m/s2
小提示
注意力、质量和加速度的关系,意味着质量小、高加速度的物体受到的力可以和质量大、加速度小的物体受到的力相当。
因此640磅质量的物体加速度是5英尺每平方秒,则受到640乘以5除以32或100磅力。
根据力的形式不同,力的名字也可能不同。增加物体速度的力叫推力,让物体减速的力叫阻力,如果一个力使得物体绕一个轴转动,则叫做力矩。
质量也可以用斯勒格(slug,斯)来表示。一斯等于32.174 磅质量。1磅的力可以让1斯的质量得到1英尺每平方秒的加速度。如果用斯质量乘以英尺每平方秒的加速度,就不需要转换了。
20g的物体以5厘米每平方秒的加速度加速,则其受到的力是5*20=100克乘以厘米每平方秒(即“达因”单位)。
如果要计算英制单位,就将结果除以转化常数。比如上述中,磅可以是质量,也可以表示力,如果是力,则叫“磅力”,这里的转化常数是32.174磅-英尺每磅力秒平方;32.174是由于地球重力加速度(这里单位是英尺每平方秒)而产生的比例系数(你可以简化为32)。
150kg的物体,以10米每平方秒的加速度运动,则受到150*10牛的力,或1500千克厘米每平方秒(一千克米每平方秒就是一牛顿。)
重量是质量根据重力加速度表现出来的轻重。在地球表面重力加速度是9.8米每平方秒(9.80665),或32英尺每平方秒 (32.174) 。因此公制单位中,100公斤物体大约有980牛的重量,100克的物体大约有980达因的重量。在英制系统中,也可以用相类似的单位来表达,比如100磅质量的物体,重量是100磅力。因为弹簧秤量得的是物体受到的重力作用,所以量的实际上是重量不是质量。(通常用语中是没有区别的,只要考虑的范围只在地球表面就行。)
你需要准备
天平或弹簧秤
加速度计
铅笔、纸和计算器