Fizikada ölçü vahidləri praktiki məsələlərin həllində mühüm rol oynayır. Onların sayəsində əldə edilən nəticənin düzgünlüyünü müəyyən etmək və məlum standartla müqayisədə onun kəmiyyət dəyərini anlamaq mümkündür. Məqalədə metrə nyuton ölçü vahidi ilə fiziki kəmiyyətin nə olduğunu nəzərdən keçirək.
Nyuton güc vahididir
Hər bir tələbə İsaak Nyutonun kim olduğunu və klassik mexanikanın inkişafına nə kimi töhfə verdiyini bilir. Mütləq əminliklə deyə bilərik ki, dinamika fizikanın qüvvələri öyrənən bir qolu kimi tamamilə böyük ingilis aliminin qanunları üzərində qurulub. Buna görə də beynəlxalq ictimaiyyət güc vahidini Nyuton (N) adlandırmaq qərarına gəldi. Bir nyuton elə bir qüvvədir ki, 1 kiloqram ağırlığında bir cismə təsir edərək ona 1 m/s sürətlənməni bildirir2.
Nyuton tamamilə hər cür əsas qüvvə vahididir. Bununla belə, o, beynəlxalq SI sisteminin yeddi əsas vahidindən biri deyil. Olduğu kimidedi ki, o, digər 3 əsas anlayışla müəyyən edilir - kiloqram (kütlə ölçüsü), metr (kosmosda məsafə ölçüsü) və saniyə (zaman ölçüsü).
Bir metr üçün Nyuton nədir?
Qüvvələrin ölçü vahidi kimi "nyuton" anlayışı ilə tanış olduqdan sonra məqalənin mövzusuna qayıdaq. Bir metrə vurulan Nyutonun dəyəri nədir? Verilən suala dərhal cavab verə bilməyənlər üçün bu əməliyyatı riyazi formada yazaq:
A=Fl
F qüvvəsi nəticəsində cisim l məsafəsi hərəkət edirsə, bu fiziki kəmiyyətlərin hasili hərəkət istiqaməti üzrə qüvvənin gördüyü işi verəcəkdir.
İş enerji xarakteristikasıdır, o, joul (J) ilə ölçülür. Bir joul, işin tərifinə uyğun olaraq, cismi 1 metr hərəkət etdirərkən 1 nyutonluq qüvvənin sərf edəcəyi enerjidir.
Fiziki prosesdən asılı olaraq, hərəkət edən cisimlərə sərf olunan iş müxtəlif enerji növlərinə çevrilə bilər. Məsələn, tikinti kranı beton plitəni qaldırırsa, onda onun cazibə qüvvəsində potensial enerjisi artır. Başqa bir misal: insanlar, sabit bir güc tətbiq edərək, bir müddət bir avtomobili itələyirlər. Xərclənən işin bir hissəsi yuvarlanan sürtünmə qüvvəsini aradan qaldırmağa və nəticədə istilik enerjisinə, digər hissəsi isə avtomobilin kinetik enerjisini artırmağa gedir.
Beləliklə, metr başına nyuton joule adlanan iş vahididir.
Anagüc
İşdən başqa, bu vahid güc anını ölçmək üçün də istifadə olunur. Sonuncu iş kimi eyni düsturla təsvir edilir, lakin bu halda qüvvə qüvvənin tətbiqi nöqtəsindən fırlanma oxuna qədər olan məsafə olan l vektoruna müəyyən bucaq altında yönəldilir.
Qüvvə momentinin iş vahidlərində təsvir olunmasına baxmayaraq, belə deyil. Xarici qüvvənin sistemi bir ox ətrafında fırlatmaq və ona bəzi bucaq sürətləndirmək qabiliyyətini göstərdiyi üçün ona fırlanma momenti də deyilir. Əgər qüvvənin momenti radyanlarda fırlanma bucağına vurularsa, onda işi alırıq. Ölçü vahidi dəyişməyəcək.
Təzyiq vahidi
Məqalənin mövzusunun bir hissəsi olaraq fizikada təzyiqin necə ölçüldüyünü də nəzərdən keçirəcəyik. Bu elmə həvəs göstərən insanlar SI-də təzyiqi ölçmək üçün paskal vahidi adlandıraraq tez bir zamanda düzgün cavab verəcəklər. Problemlərdə və praktikada tez-tez hər bir konkret halda istifadə etmək rahat olan digər təzyiq vahidlərinə rast gəlinir. Beləliklə, geniş yayılmışdır: atmosfer, torr və ya millimetr civə və bar. Onların hər biri uyğun çevirmə əmsalından istifadə edərək Paskallara unikal şəkildə tərcümə olunur.
Biz təzyiqi bu məqalə çərçivəsində nəzərdən keçiririk, çünki o, güclə sıx bağlıdır. Tərifə görə təzyiq, səthə perpendikulyar təsir göstərən qüvvənin bu səthin sahəsinə nisbətinə bərabər bir kəmiyyətdir, yəni:
P=F / S
Bu bərabərlikdən vahid alırıqkvadrat metrə nyutonu ölçün (N/m2). 1 N/m2 dəyəri barometri dizayn edən və dəniz səviyyəsinə nisbətən müxtəlif hündürlüklərdə atmosfer təzyiqini ölçən fransız fiziki Blez Paskalın şərəfinə paskal adlanır.
Bir paskal çox az miqdarda təzyiqdir. 100 mililitr distillə edilmiş su götürüb 1 kvadratmetr sahəyə paylasaq, onun dəyərini təsəvvür etmək olar. Məsələn, dəniz səviyyəsində atmosfer təzyiqinin təxminən 100.000 paskal olduğunu nəzərə alın.
Tamlıq naminə qeyd edirik ki, fizikada Nyutonun ölçü vahidi kvadrat metrə vurulan kəmiyyətlər yoxdur.
Nümunə problem
Cism 5 saniyə ərzində müəyyən hündürlükdən yer səthinə düşdüsə, cazibə qüvvəsinin hansı iş gördüyünü müəyyən etmək lazımdır. Bədən çəkisini bir kiloqrama bərabər götürün.
Qravitasiya düsturu ilə hesablana bilər:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Bədənin yıxıldığı hündürlüyünü müəyyən etmək üçün ilkin sürət olmadan bərabər sürətlənmiş hərəkət düsturundan istifadə etməlisiniz:
h=gt2 / 2=9.8152 / 2=122.625 m
İşi cazibə qüvvəsi ilə yerinə yetirmək üçün F və h-i çox altın:
A=Fh=9.81122.625 ≈ 1203 J
Qravitasiya hər metrə təxminən 1200 nyuton və ya 1,2 kilojoul müsbət iş görüb.
