что значит измерить какую либо силу физика
§ 28. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела
Вам уже известно, что сила — это физическая величина. Она кроме числового значения (модуля) имеет направление, т. е. это векторная величина.
Силу, как и любую физическую величину, можно измерить, т. е. сравнить с силой, принятой за единицу.
Единицы физических величин всегда выбирают условно. Так, за единицу силы можно было принять любую силу. Например, можно выбрать в качестве единицы силы силу упругости какой-либо пружины, растянутой до определённой длины. За единицу силы можно принять и силу тяжести, действующую на какое- нибудь тело.
Вы знаете что сила является причиной изменения скорости тела. Именно поэтому за единицу силы принята сила, которая за время 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.
В честь английского физика И. Ньютона эта единица названа ньютоном (1 Н).
1 кН = 1000 Н, 1Н = 0,001 кН.
Попытаемся определить величину силы в 1 Н. Установлено, что 1 Н приблизительно равен силе тяжести, которая действует на тело 
массой кг, или более точно 
кг (т. е. около 102 г).
Необходимо помнить, что сила тяжести, действующая на тело, зависит от географической широты, на которой находится тело. Сила тяжести меняется и при изменении высоты над поверхностью Земли.
Если единицей силы является 1 Н, то как рассчитать силу тяжести, которая действует на тело любой массы?
Известно, что во сколько раз масса одного тела больше массы другого тела, во столько же раз сила тяжести, действующая на первое тело, больше силы тяжести, действующей на второе тело. Таким образом, если на тело массой 
кг действует сила тяжести, равная 1 Н, то на тело 
кг будет действовать сила тяжести, равная 2 Н. На тело массой 
кг — сила тяжести, равная 5 Н, 
кг — 5,5 Н и т. д. На тело массой 
кг будет действовать сила, равная 9,8 Н.
Поскольку кг = 1 кг, то на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная 9,8 Н. Значение силы тяжести, действующей на тело массой 1 кг, можно записать так: 9,8 Н/кг.
Значит, если на тело массой 1 кг действует сила, равная 9,8 Н, то на тело массой 2 кг действует сила в 2 раза бо́льшая. Она равна 19,6 Н. На тело массой 3 кг — в 3 раза большая и равная 29,4 Н и т. д.
Таким образом, чтобы определить силу тяжести, действующую на тело любой массы, и необходимо 9,8 Н/кг умножить на массу этого тела.
Массу тела выражают в килограммах. Тогда получим, что
Величину 9,8 Н/кг обозначают буквой g, и формула для силы тяжести будет иметь вид:
где m — масса тела, g — ускорение свободного падения. (Понятие ускорения свободного падения будет вами изучено в 9 классе.)
При решении задач, когда не требуется большой точности, g = 9,8 Н/кг округляют до g = 10 Н/кг.
Вам уже известно, что Р = Fтяж, если тело и опора неподвижны или движутся равномерно и прямолинейно. Следовательно, вес тела можно определить по формуле
П р и м е р. На столе стоит чайник с водой массой 1,5 кг. Определите силу тяжести и вес чайника. Покажите эти силы на рисунке.
Теперь изобразим силы графически (рис. 69). Выберем масштаб. Пусть 3 Н будет равен отрезку длиной 0,3 см. Тогда силу в 15 Н необходимо начертить отрезком длиной 1,5 см.
Следует учитывать, что сила тяжести действует на тело, а значит, приложена к самому телу. Вес действует на опору или подвес, т. е. приложен к опоре, в нашем случае к столу.
Вопросы
1. Что значит измерить какую-либо силу?
2 Что принято за единицу силы?
3. Как рассчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы?
4. По какой формуле можно определить вес тела?
Упражнение 10
1. Определите силу тяжести, действующую на тело массой 3,5 кг; 400 г; 1,5 т; 60 г.
2. Найдите вес тела, масса которого 5 кг, 300 г.
3. Вес человека 700 Н. Определите его массу. Сделайте рисунок и покажите вес тела.
4. Выразите в ньютонах следующие силы: 240 кН, 25 кН, 5 кН, 0,2 кН.
5. На столе стоит телевизор массой 5 кг. Определите силу тяжести и вес телевизора. Изобразите эти силы на рисунке.
Краткое определение силы в физике
Что такое сила в физике — понятие величины
Взаимодействие тел всегда сопровождается наличием силы, которая определяет интенсивность процесса. Если какое-либо из тел получило ускорение от данной силы, то его направление совпадает с направлением этой действующей силы.
В результате воздействия силы тело не только может начинать двигаться, ускоряться либо останавливаться. Оно может деформироваться, например, сжиматься либо растягиваться (пружина). Возможно, что под действием силы тело остается неизменным и неподвижным. Происходит это тогда, когда на него действуют две силы, равные по величине и противоположные по направлению.
Под силой понимают физическую величину, которая измеряет воздействие на определенное тело других тел (полей).
Например, прилагая силу к тележке в магазине, мы приводим ее в движение; надавливая на мяч, инициируем его сжатие, потерю первоначальной округлой формы. Величина деформации зависит от интенсивности силового воздействия, а направление изменений определяется вектором силы.
Существует еще один способ воздействия на объект: со стороны какого-то поля, к примеру, электрического или магнитного. Аналогично силе физического характера, эти силы могут усиливать (ослаблять) друг друга (складываться или вычитаться в зависимости от направления вектора).
С другой стороны, если, например, рука воздействует на мяч, то и мяч воздействует на руку, с той же по величине силой, но обратной по направлению. Отсюда можно сделать вывод: характеристика воздействия одного тела на другое формируется исходя из направления действующей силы. Это можно изобразить на графике:
Сила, с которой тело действует на опору либо подвес, называется весом.
Все изменения вокруг нас происходят вследствие действия сил, которые выражаются взаимодействиями между телами. Так, чтобы поехал велосипед, нужно приложить силу к кручению педалей, а выстрелить из лука можно, если натянуть и отпустить тетиву.
Определение и формула, от чего зависит
Те изменения, которые вызывает в теле (либо его положении) определенная сила, могут быть большими и маленькими, как и значения самой силы.
Сила — понятие в физике, являющееся обобщением всех его взаимодействий, в результате которого само тело либо его части меняются сами или претерпевают изменения в пространстве.
Таким образом, силу можно считать количественным выражением воздействия одного тела на другое.
При решении физических задач часто важно знать числовое выражение этой силы. Для ее обозначения введена буква F. Единицей измерения является Ньютон (Н). Такое название образовалось благодаря работам ученого Исаака Ньютона, занимающегося изучением физических явлений.
Значение силы можно высчитать по формуле либо провести измерение с помощью специального прибора – динамометра. Обычно он основан на принципе натяжения пружинного механизма.
Однако, если известно количественное выражение действующей силы, не всегда этого достаточно для характеристики всего воздействия. Большое значение имеет точка ее приложения, а также направление вектора.
В зависимости от направления действующей силы тело начинает двигаться в ту или иную сторону. Поэтому на схемах применяется обозначение силы стрелкой, которая берет свое начало в точке ее приложения.
Когда отмечается одновременное воздействие двух и более сил, их направления накладываются друг на друга, после чего из графика становится видно, какая сила будет действовать в итоге.
В результате действия противоположных векторов формула итоговой силы выглядит следующим образом:
Итоговая сила, которая получается в результате наложения всех действующих на тело сил в определенной точке, называется равнодействующей.
Рассмотрим основные виды сил:
Кроме этого, существует понятие «сила трения», которая возникает вследствие движения одного тела по поверхности другого и препятствует самому движению. В зависимости от качества этой поверхности сила трения может превращаться в силу скольжения.
где a — ускорение, получаемое телом в результате воздействия одной силы либо равнодействующей приложенных сил.
Относительно понятия «сила тока» существует следующее определение. Это величина, равная отношению электрического заряда, проходящего через поперечное сечение проводника, к тому времени, которое для этого требуется. Измеряется сила тока в амперах.
В то же время, когда в электрической цепи (переменного или постоянного тока) действуют сторонние силы, их скалярное выражение называется электродвижущей силой.
Примеры решения задач
F = m * a = 1000 * 5 = 5000 H
В то же время a = F ÷ m
§ 4. Физические величины. Измерение физических величин
Так, например, измерить длину стола — значит сравнить её с другой длиной, которая принята за единицу длины, например с метром.
Для каждой физической величины приняты свои единицы.
Для удобства все страны мира стремятся пользоваться одинаковыми единицами физических величин. С 1963 г. в России и других странах применяется Международная система единиц — СИ (система интернациональная). В этой системе основной единицей длины является метр (1 м), единицей времени — секунда (1 с), единицей массы — килограмм (1 кг).
Часто применяют единицы, которые в 10, 100, 1000 и т. д. раз больше принятых единиц (кратные). Эти единицы получили наименования с соответствующими приставками, взятыми из греческого языка. «Дека» — 10, «гекто» — 100, «кило» — 1000 и др.
Если используются единицы, которые в 10, 100 и 1000 и т. д. раз меньше принятых единиц (дольные), то применяют приставки, взятые из латинского языка. «Деци» — 0,1, «санти» — 0,01, «милли» — 0,001 и др.
Пример. Длина теннисной ракетки 60 см. Выразите её длину в метрах (м).
Для проведения опытов необходимы приборы. Одни из них очень просты и предназначены для простых измерений. К таким приборам можно отнести: измерительную линейку, рулетку (рис. 6), измерительный цилиндр (рис. 7) и др.
По мере развития физики приборы усложнялись и совершенствовались. Появились амперметры (рис. 8), вольтметры (рис. 9), секундомеры (рис. 10), термометры (рис. 11), электронные весы, шагомеры (рис. 12).
Измерительные приборы, как правило, имеют шкалу. Это значит, что на приборе нанесены штриховые деления, а рядом написаны значения величин, соответствующие делениям.
Расстояния между двумя штрихами, возле которых написаны значения физической величины, могут быть дополнительно разделены ещё на несколько делений. Эти деления иногда не обозначены числами.
Определить, какому значению величины соответствует каждое самое малое деление, нетрудно. Так, например, на рисунке 6, а изображена измерительная линейка. Цифрами 1, 2, 3, 4 и т. д. обозначены расстояния между штрихами, которые разделены на 10 одинаковых делений. Следовательно, каждое деление (расстояние между ближайшими штрихами) соответствует 1 мм. Эта величина называется ценой деления шкалы прибора.
Перед тем как приступить к измерению физической величины, следует определить цену деления шкалы используемого прибора.
Для того чтобы определить цену деления, необходимо:
— найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величины;
— вычесть из большего значения меньшее и полученное число разделить на число делений, находящихся между ними.
Определим цену деления шкалы термометра, изображённого на рисунке 11, б.
Возьмём два штриха, около которых нанесены значения измеряемой величины (температуры).
Например, штрихи с обозначениями 10 °С и 20 °С. Расстояния между этими штрихами разделены на 10 делений. Таким образом, цена каждого деления будет равна
Следовательно, термометр показывает 29 °С.
Измерять физические величины в повседневной жизни приходится каждому из вас. Например, чтобы вовремя прийти в школу, приходится измерять время, которое вы тратите на дорогу.
Метеорологи для предсказания погоды измеряют температуру, атмосферное давление, скорость ветра. Врачи при исследовании пациентов измеряют его артериальное давление, температуру, вес. Модельеры, разрабатывая модели одежды, измеряют рост человека, длину рук и пр. Астрономы, изучая планеты, должны знать их температуру, расстояние, на которое они удалены от Земли, и др.
Вопросы
1. Что значит измерить какую-либо величину?
2. Каковы единицы длины, времени, массы в СИ?
3. Как определяется цена деления шкалы измерительного прибора?
Упражнение 1
1. Определите цену деления секундомера (см. рис. 10).
2. По рисункам 8 и 9 определите цену деления амперметра и вольтметра.
Задание
1. По Интернету найдите прибор для измерения артериального давления — тонометр механический. Определите цену деления шкалы. В каких единицах измеряют артериальное давление?
2. На сайте http://mer.kakras.ru найдите старинные меры объёма, используемые в Древней Руси.
3. Выразите свой вес в пудах, а рост в аршинах.
4. Запишите 2—3 пословицы, поговорки или образных выражения, в которых упоминаются старинные меры длины, массы, объёма и т. п.
Что значит измерить какую либо силу физика
1. Что значит измерить какую-либо силу.
2. Что принято за единицу силы?
3. Как рассчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы?
4. По какой формуле можно определить вес тела?
Прошу отвечать верно.
4 На первой фотке будет крестик с торца смотрящего на нас, по правилу буравчика,если линии магнитного поля направлены по часовой стрелке, то тело буравчика вкручивается в провод, а значим видим хвостик.
5 На втором рисунке катушка притянется к северному магнитному полюсу если у него на ближайшем к магниту торце образуется южный магнитный полюс. магнита (в данном случае электрического, потому, что катушка с током превращается в электромагнит)
1 Так как изображена точка, а это означает что ток в проводнике перпендикулярном чертежу идёт к нам, то по тому же правилу буравчика линии магнитного поля будут направлены против часовой стрелки.
Способы измерения массы тела в физике
Масса тела в физике
Масса тела (m) — это скалярная физическая величина, которая является мерой инертности тела и гравитационного взаимодействия.
Масса тела отображает, как оно сопротивляется изменению скорости и как сильно притягивается к Земле. Чем больше масса тела, тем меньше изменяется его скорость при воздействии на него.
В международной системе единиц (СИ) массу измеряют в килограммах.
Масса — это аддитивная (то есть добавочная) величина. Масса совокупности тел или материальных точек равна сумме масс всех отдельный тел.
Масса тела не зависит от движения тела, его расположения и воздействия других тел. Согласно закону сохранения массы, в замкнутой механической системе тел масса неизменна во времени.
Чем отличается от веса тела, связь инерции и массы
Хотя в повседневности понятие «масса» часто путают с понятием «вес», в физике они сильно отличаются.
Вес тела (P) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес.
Перечислим основные различия массы и веса.
Инертность — это свойство тела препятствовать изменению своей скорости при воздействии на него внешних сил.
Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной или находится в покое, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.
Закон инерции постулируется первым законом Ньютона. Приведем современную формулировку закона.
Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.
Второй закон Ньютона в классической механике вводит массу как проявление инертности тела или материальной точки в определенной системе отсчета.
Согласно современной формулировке, второй закон Ньютона звучит следующим образом.
В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.
В виде формулы закон выглядит как:
где a → — ускорение материальной точки, F → — равнодействующая сил, приложенных к материальной точке, m — масса материальной точки.
Что характеризует, каким прибором измеряют
Выделяют два вида массы:
Инертная масса показывает инертность тел и выражена во втором законе Ньютона.
Гравитационная масса характеризует силу, с которой тело взаимодействует с полями тяготения и какое гравитационное поле создает само. Входит в закон всемирного тяготения.
Согласно экспериментам на Земле, разницы между гравитационной массой и инертной нет, так что их можно считать равными и объединять в общее краткое понятие. Как правило, они также имеют общее обозначение m.
Масса измеряется в килограммах (кг). Для того, чтобы ее измерить, используют специальный прибор – весы.
Весы измеряют массу тела, а не его вес. Но в повседневном сознании эти понятия считают синонимичными.
В Международном бюро мер и весов находится эталон массы в 1 кг. С 2018 года им является цилиндр диаметром и высотой в 39,17 мм. Цилиндр состоит из сплава, состоящего на 90% из платины и на 10% из иридия.
Как выражается через плотность и объем, формула
Из этой формулы можно вывести формулу массы.
Примеры решения задач на второй закон Ньютона
Второй закон Ньютона описывает взаимосвязь ускорения, равнодействующей всей сил, приложенных к телу, а также массы тела. Это основной закон динамики.
Напомним формулу Второго закона:
Решим несколько задач по этой формуле.
Решение. Ускорение и сила, действующая на тело, направлены в одну сторону. Соответственно, ускорение и равнодействующую сил можно рассматривать как скалярные величины.
Дано. Тело массой 10 кг, двигаясь равноускоренно без начальной скорости, за 1 мин прошло в горизонтальном направлении путь, равный 27 м. Произведите необходимые расчеты, чтобы определить, чему равна сила, действующая на тело.
Решение. Прежде чем проводить вычисления, необходимо перевести все единицы в единую систему измерений. Возьмем СИ. Масса выражена в кг, путь — в м. Необходимо перевести время в с:
Ускорение можно найти по формуле пути равноускоренного движения:
S = a t 2 2 ⇒ a = 2 S t 2
Теперь можно найти силу F: