Kraft är en fysisk term som definieras som ett inflytande som får ett objekt att ändra sin hastighet eller rörelseriktning eller rotation. Styrkor kan accelerera föremål genom att dra eller trycka. Förhållandet mellan kraft, massa och acceleration definierades av Isaac Newton i Newtons andra lag, som säger att kraften hos ett objekt är en produkt av dess massa och acceleration. Om du vill veta hur man mäter kraft följer du bara dessa steg.
Steg
Metod 1 av 2: Mätkraft
Steg 1. Förstå sambandet mellan kraft, massa och acceleration
Ett föremåls kraft är helt enkelt produkten av dess massa och dess acceleration. Denna relation kan definieras med följande formel: Kraft = massa x acceleration.
Här är några andra saker att tänka på när man mäter kraft:
- Standardenheten för massa är kilogram (kg).
- Standardenheten för acceleration är m/s2.
- Standardenheten för kraft är newton (N). Newton är en härledd enhet. 1N = 1 kg x 1m/s2.
Steg 2. Mät massan av det givna objektet
Objektets massa är mängden materia som finns i det. Objektets massa förändras aldrig, oavsett vilken planet det befinner sig på; medan vikten varierar beroende på gravitationen. Din massa på jorden och på månen är densamma. I det metriska systemet kan massa skrivas i gram eller kilogram. Antag att objektet vi använder är en lastbil med massa 1000 kg.
- För att hitta massan av ett givet objekt placerar du det på en trippelbalans eller dubbelbalans. Denna balans mäter massan i kilogram eller gram.
- I det kejserliga systemet kan massa uttryckas i pund (pund). Eftersom kraft också kan uttryckas i dessa enheter, myntades termen "pundmassa" för att skilja dess användning. Men om du hittar massan av ett objekt uttryckt i pund, multiplicerar du det bara med 0,45 för att hitta värdet i kilogram.
Steg 3. Mät objektets acceleration
Inom fysiken definieras acceleration som förändringen i hastighet, som definieras som hastigheten i en given riktning, per tidsenhet. Förutom att accelerera kan acceleration också definieras som inbromsning eller ändring av riktning. Precis som hastighet kan mätas med en hastighetsmätare kan acceleration också mätas med en accelerometer. Låt accelerationen av lastbilen med massa 1000 kg är 3m/s2.
- I det metriska systemet skrivs hastighet i centimeter per sekund eller meter per sekund, och acceleration skrivs i centimeter per sekund per sekund (centimeter per sekund i kvadrat) eller meter per sekund per sekund (meter per sekund i kvadrat).
- I det kejserliga systemet är ett sätt att uttrycka hastighet fot per sekund. Så acceleration kan också uttryckas i fotenheter per sekund i kvadrat.
Steg 4. Multiplicera objektets massa med dess acceleration
Resultatet är ett stilvärde. Anslut bara siffrorna som har erhållits i ekvationen så vet du kraften hos ett objekt. Kom ihåg att skriva ditt svar i netwon (N).
- Kraft = massa x acceleration
- Kraft = 1000 kg x 3m/s2
- Kraft = 3000N
Metod 2 av 2: Mer komplicerade koncept
Steg 1. Hitta massan om du känner kraften och accelerationen
Om du känner kraften och accelerationen för ett objekt, kopplar du bara in värdena i samma formel för att hitta objektets massa. Så här gör du:
- Kraft = massa x acceleration
- 3N = Massa x 3m/s2
- Massa = 3N/3m/s2
- Vikt = 1 kg
Steg 2. Hitta accelerationen om du känner kraften och massan
Om du känner kraften och massan av ett objekt, koppla bara värdena till samma formel för att hitta objektets acceleration. Så här gör du:
- Kraft = massa x acceleration
- 10N = 2 kg x Acceleration
- Acceleration = 10N/2kg
- Acceleration = 5m/s2
Steg 3. Hitta accelerationen för ett objekt
Om du vill veta kraften hos ett objekt kan du beräkna dess acceleration så länge du känner till dess massa. Allt du behöver göra är att använda en formel för att hitta accelerationen för ett objekt. Formeln är (Acceleration = sluthastighet - initial hastighet)/tid.
- Exempel: En löpare har en hastighet på 6 m/2 på 10 sekunder. Vad är accelerationen?
- Sluthastigheten är 6 m/s. Dess initiala hastighet är 0 m/s. Tiden är 10 s.
- Acceleration = (6 m/s - 0 m/s)/10s = 6/10s = 0,6 m/s2
Tips
- Mass kan också skrivas i sniglar, med en snigel som är lika med 32 174 pund massa. En slagg är mängden massa som kan accelereras med 1 pund kraft med en acceleration på 1 fot per sekund i kvadrat. När du multiplicerar massan i sniglar med accelerationen i fot per sekund i kvadrat, används inte konverteringskonstanten.
- Således har en massa på 640 pund som accelererar vid 5 fot per sekund i kvadrat en ungefärlig kraft på 640 gånger 5 dividerat med 32 eller 100 pund kraft.
- Vikt är massan som påverkas av accelerationen på grund av gravitationen. På jordens yta är accelerationen cirka 9,8 meter per sekund i kvadrat (9.8065) eller 32 fot per sekund i kvadrat (32, 174). I det metriska systemet motsvarar således en massa på 100 kg 980 newton, och en massa på 100 gram motsvarar 980 dyner. I det brittiska systemet kan massa och vikt skrivas i samma enheter, så att 100 pund massa väger 100 pund (100 pund kraft). Eftersom en fjäderbalans mäter dragkraften på ett föremål mäter den faktiskt vikt, inte massa. (I daglig användning är det ingen skillnad, så länge gravitationen appliceras på jordens yta.)
- Dela resultatet med konverteringskonstanten om du använder engelska enheter. Som nämnts ovan kan pundet vara en massa eller kraftenhet i det brittiska systemet; när den används som en kraftenhet kallas pundet för kraftkraften. Omvandlingskonstanten är 32,174 pund-fot per pund kraft sekundkvadrat; 32, 174 är värdet på accelerationen på grund av jordens gravitation i fot per sekund i kvadrat. (För att förenkla matematiken avrundar vi värdet till 32.)
- Observera att förhållandet mellan kraft, massa och acceleration innebär att ett objekt med liten massa och stor acceleration kan ha samma kraft som ett objekt med stor massa och liten acceleration.
- En massa på 150 kilo med en acceleration på 10 meter per sekund i kvadrat har en kraft på 150 gånger 10, eller 1500 kilogram meter per sekund i kvadrat. (En kilogram meter per sekund i kvadrat kallas en newton.)
- Stilar kan ha speciella namn beroende på deras effekt på ett objekt. Kraften som får ett objekt att accelerera kallas en push, medan kraften som får ett objekt att sakta ner är ett drag. Kraften som ändrar rotationsriktningen för ett objekt som roterar kring dess axel kallas vridmoment.
- En massa på 20 gram med en acceleration på 5 cm per sekund i kvadrat har en kraft på 20 gånger 5, eller 100 gram centimeter per sekund i kvadrat. (Ett gram centimeter per sekund i kvadrat kallas en dyne.)
