Незважаючи на точність на момент публікації, вона більше не оновлюється. Сторінка може містити непрацюючі посилання або застарілу інформацію, а частини можуть не функціонувати в поточних веб-браузерах.
Система MKS та "ньютон"
F = мg (1)
де g - це прискорення сили тяжіння, спрямоване вниз. Дійсно, пропорційність дозволяє нам додати правильну константу множення до правого боку, але ми не будемо цього робити, оскільки те, що ми хочемо зробити, це визначити деякі одиниці F.
Усі формули та кількісні одиниці у фізиці залежать від одиниць, в яких три основні величини є вимірами-- відстань, маса Y погода . Тому давайте виберемо відтепер вимірювати відстань у метрів, маса в кілограмів і час в секунд. Ця конвенція відома як Система МКС: поки формули містять лише величини, отримані цією системою, вони будуть послідовними та правильними. Але будьте обережні. якщо ви помилково змішали одиниці МКС з грамами або сантиметрами (або фунтами та дюймами), у вас можуть вийти досить дивні результати!
-
[Це, зрештою, було втрачено орбітальний апарат Mars Climate - космічна місія на суму 125 мільйонів доларів США - 23 вересня 1999 року. Коли мала ракета була випущена для регулювання свого входження в атмосферу Марса, оператор, підрядник NASA, передбачалося, що його натиск подавався англійськими одиницями. Власне, специфікації NASA були вказані в метричних одиницях.]
У системі MKS ефективне значення g коливається від 9,78 м/с 2 на екваторі до 9,83 м/с 2 на полюсах через обертання Землі (див. Розділ № 24а). Рівняння (1) не тільки показує, що вага пропорційна масі, але - припускаючи, що вона вимірюється в кілограмах - вона вводить одиницю F, що називається (не дивно!) "Ньютон."
Згідно з цим рівнянням, a 1 сила Ньютона діючи на кілограм маси, прискорює його на 1 м/с 2, так що сила тяжіння понад кілограм маси становить близько 9,8 ньютона. Раніше це називалося "силою в один кілограм ваги", зручною одиницею для загальних застосувань (1 кг = 9,8 ньютона), але не для точних застосувань, через варіацію g навколо земної кулі.
Другий закон Ньютона
Згідно з другим законом Ньютона, прискорення об’єкта пропорційне дії сили F, що діє на нього, і обернено пропорційне його масі m. Висловлюючи F в ньютонів отримуємо до--для будь-якого прискорення, а не просто вільного падіння - наступним чином
Ми повинні помітити що обидва до і F не тільки мають величини, але і адреси--обидва є векторні величини. Позначення векторів (у цьому розділі) напівжирним шрифтом робить правильним читання другого закону Ньютона:
до = F/ м (3)
Це виражає наведене вище твердження "розганяється у напрямку дії сили".
Багато підручників пишуть F = мдо (4)
але рівняння (3) - це спосіб його звичайного використання--F а m - входи, до це результат. Наведений нижче приклад повинен це пояснити.
Приклад: ракета V - 2
Рішення Зробіть напрям вгору позитивним, напрямок вниз - негативним: використовуючи цю умову, ми можемо працювати з числами замість векторів. При зльоті на ракету діють дві сили: тяга +240 000 Н і вага завантаженої ракети, мг = –120 000 Н (якщо тяга була менше 120 000 Н, ракета ніколи не підніметься!). Отже, загальна сила вгору
F = + 240 000 Н - 120 000 Н = +120 000 Н,
а початкове прискорення, згідно з другим законом Ньютона, становить
a = F/м = +120 000 Н/12 000 кг = 10 м/с 2 = 1 г.
Таким чином, ракета починає підніматися з тим же прискоренням, що і камінь, коли вона починає падати. У міру споживання палива маса m зменшується, а сила - ні, тому ми сподіваємось, що a стає ще більшим. Коли паливо закінчується, мг = –30 000 Н, і ми маємо
F = + 240 000 Н - 30000 Н = + 210 000 Н,
даючи a = F/м = +210 000 Н/3000 кг = 70 м/с 2 = 7 г.
Автор та куратор: Доктор Девід П. Стерн
Лист доктору Стерну: зоряний погляд(символ "у")phy6.org .
Іспанська переклад Гораціо Чавес
Останнє оновлення: 6 червня 2004 р