Главная » Статьи » Что измеряет силу

Что измеряет силу


Прибор для измерения силы

Главная > Инструмент > Прибор для измерения силы

Среди многих видов измерений необходимо измерять силу удара, тяги, вращения и другие. Прибор для этого называется динамометр. Само это слово произошло от двух древнегреческих слов: δύναμις  – «динамо (сила)» и μέτρεω – «метрио (измеряю)».

Измерения силы в системе СИ

Единица силы в этой системе – ньютон. Название эта единица получила в честь английского физика Исаака Ньютона. Один ньютон (1 Н) – это такая сила, которая придаёт телу весом 1 кг ускорение 1 метр в секунду и равна 102 граммам. На табло динамометров обычно вместо ньютонов указываются килограммы.

Принцип действия и история изобретения динамометра

Приборы для измерения емкости аккумулятора

Принцип действия прибора основан на законе физики, который называется закон Гука, открытый в 1660 году. Он гласит, что деформация пружины прямо пропорциональна силе, действующей на неё.

Первые аппараты для измерения силы появились в XVIII веке. Это весы. В XIX появились приборы с пружиной, растягивающейся под действием приложенного усилия. Позже было изобретено устройство со спиральной пружиной. Эти приборы работали на растяжение. Позже были изобретены устройства, реагирующие на сжатие.

Виды приборов

Есть разные виды устройств, осуществляющих измерение силы. Они отличаются:

  • по предельному усилию – от долей ньютона (нескольких грамм) до десятков меганьютонов (тысяч тонн);
  • по типу измеряемой нагрузки: тяговые, измеряющие силу, и вращательные, предназначенные для измерения вращающего момента;
  • по принципу действия: механические, электрические и гидравлические.

В некоторых приборах применяются сразу несколько типов датчиков, дополняющих друг друга.

Механические (рычажные или пружинные) динамометры

Это самые простые и дешёвые устройства. Точность их зависит от температуры окружающей среды.

В устройстве рычажного типа вместо пружины используется рычаг, деформация которого передаётся на табло. Пример такого устройства –автомобильный динамометрический ключ.

В пружинных приборах усилие передаётся на пружину, которая сжимается или растягивается. Это зависит от направления приложенной силы и конструкции устройства. В свою очередь, пружина передаёт сигнал на датчик и (или) табло, цифровое или стрелочное.

Самым известным прибором такого типа является базарный безмен.

Гидравлический динамометр

Принцип действия устройства гидравлического типа основан на измерении количества жидкости, вытесненной из цилиндров.

Приборы такого типа точнее, но дороже и менее надёжны.

Электрический динамометр

Состоит из датчика, который при деформации выдаёт сигнал, усилителя этого сигнала и табло. Приёмником сигнала является упругий элемент – пружина, рычаг или мембрана, передающие усилие на датчик. От типа используемого датчика виды электрических динамометров получили своё название:

  • Индуктивные. Действующим элементом этих датчиков является катушка, индуктивное сопротивление которой изменяется при попадании в активную зону металлического, магнитного или других материалов, а также изменении положения сердечника катушки. Эти датчики получили большое распространение из-за простоты и надёжности в работе;
  • Емкостный датчик. Представляет собой конденсатор из двух пластин с воздушным зазором между ними. Под воздействием давления зазор меняется, что приводит к изменению ёмкости конденсатора;
  • Пьезоэлектрические. Пьезоэлектрический эффект (от греческого πιέζω «пьезо – давлю, сжимаю)» – это появление поляризованного сигнала на диэлектрике при давлении на него. Один из вариантов использования этого эффекта – микрофон;
  • Вибрационно-частотные. Внутри этих датчиков находится струна, частота колебаний которой изменяется при изменении натяжения. Так меняется звук струны на гитаре при настройке. Кроме струны, внутри устройства находятся возбудитель, вызывающий колебания, а также приёмник, улавливающий частоту. Преимуществом является высокая точность, не зависящая от длины проводов;
  • Тензорезисторные. Название этих датчиков произошло от латинских слов tensus – напряжённый и resisto – сопротивляюсь. Действующим элементом этого датчика является полупроводниковый резистор. Сопротивление этого элемента меняется при деформации.

Ниже изображена схема включения тензорезисторного датчика.

Схема тензометрического датчика: 1 – упругое тяговое звено, 2 – рабочий тензорезистор, 3 – измерительный мост, 4 – усилитель, 5 – регистратор

Одноразовые датчики

Кроме динамометров, рассчитанных на длительную работу, есть приборы, предназначенные для однократного применения. Они разрушаются при использовании. Такие измерители применяются во многих сериях научно-популярного сериала «Разрушителей мифов» (MythBusters).

Применение динамометров

Люмен – единица измерения освещенности

Приборы для измерения силы используются в самых разных областях жизни:

  • Измерение усилий сжатия створок закрывающихся дверей. В лифтах, метро, электропоездах и других местах применяются сдвигающиеся створки дверей. Усилие прижатия не должно превышать определённую величину, безопасную для людей, попавших между ними;
  • В спорте, а также реабилитационной медицине для измерения усилия сжатия кисти, плечевого пояса или поясницы. В боксе такие устройства измеряют силу удара;
  • В робототехнике и протезировании конечностей динамометры позволяют регулировать усилие сжатия искусственной кисти. Это позволяет удержать штангу или не раздавить яйцо;
  • Элемент весов. Позволяют взвешивать вагоны поезда, автомобили целиком или давление, оказываемое одним колесом на дорогу;
  • При постройке плотин и больших зданий такие датчики устанавливаются внутри конструкций. Это позволяет контролировать внутренние напряжения и целостность сооружения;
  • При испытаниях автомобилей, тепловозов и других тяговых механизмов. Аналогичные приборы применяют для взвешивания грузов, подвешенных на крюке мостового или башенного крана.

Приборы для измерения силы получили широкое распространение в технике, медицине, спорте, а также других областях жизни. Благодаря разнообразию типов, можно найти устройство для выполнения измерений в любых условиях.

Видео

Единица измерения напряжения

elquanta.ru

The Rock

Наши инструменты

  • Мера и вес / Конвертеры физических величин / Сила

Сила является одним из ключевых понятий физики. С ее помощью измеряют степень внешнего воздействия одного тела на другое. Понятие силы использовали еще ученые античности в своих работах о статике и движении. Так, изучением сил в процессе конструирования простых механизмов занимался в III в. до н. э. Архимед. Первые представления о силе были сформулированы Аристотелем и просуществовали в течение многих столетий. В XVII Исаак Ньютон сформулировал три основные закона димамики, которые описывают взаимодействие любых сил.

Первый закон — покоящее тело остается в покое, а движущееся тело продолжает двигаться прямолинейно с постоянной скоростью, если на него не действует внешняя сила. Так, остается в покое футбольный мяч, пока игрок не ударит по нему ногой.

Второй закон — движение тела изменяется пропорционально приложенной к нему силе. Так, чем сильнее удар, тем быстрее полет футбольного мяча.

Третий закон — действие любой силы вызывает равное и противоположное ей противодействие. Так, когда гимнаст выполняет переворот или отталкивается от неподвижного предмета, направление его движения определяется силой противодействия (реакции).

Однако к началу XX века Альберт Эйнштейн сформулиовал теорию относительности, где показал, что ньютоновская механика верна лишь при сравнительно небольших скоростях движения и массах тел.

Единицы измерения силы

Ньютон

В международной системе единиц (системе СИ) сила измеряется в ньютонах (Н, N). Единица названа в честь английского физика Исаака Ньютона. Один ньютон есть сила, вызывающая ускорение 1 м/с² тела массой 1 кг.

1 Н = 105 дин.

1 Н ≈ 0,10197162 кгс.

Килограмм-сила

Единица измерения силы, не входящая в систему СИ. Килограмм-сила примерно равна силе, действующей на тело массой в 1 килограмм под воздействием стандартного ускорения свободного падения (ускорение падения тел под действием притяжения Земли в безвоздушном пространстве примерно равно 9,8 м/с²).

1 кгс = 9,80665 ньютонов (точно) ≈ 10 Н

1 Н ≈ 0,10197162 кгс ≈ 0,1 кгс

В ряде европейских государств для килограмм-силы официально принято название килопонд (обозначается kp). Реже применяются кратные единицы: тонна-сила, равная 103 кгс, или грамм-сила, равная 10-3кгс.

Дина

Единица измерения силы в системе единиц СГС, которая широко использовалась до принятия международной системы единиц (СИ). Ее обозначение: дин, dyn. 1 дина равна силе, которая, воздействуя на массу в 1 г, сообщает ей ускорение 1 см / с². 1 дин = г • см / с² = 10−5 Н.

Фунт-сила

Система СИ используется не во всех странах. Так, в Англии есть своя традиционная система мер, согласно которой единицей силы является фунт-сила. Ее обозначение — lbf (сокращение от англ. pound force).

1 фунт-силы = 4,44822 ньютона

Кип (килофунт силы)

В США силу измеряют в кипах (или килофунтах). Образовано от слияния английских слов «kilo» + «pound».

1 kip = 4448,2216152605 ньютонов

Для того, чтобы быстро и точно перевести одну единицу в другую, воспользуйтесь Конвертером единиц измерения силы на нашем сайте.

Приборы для измерения силы

Силу измеряют посредством динамометров, гравиметров, силоизмерительных машин и прессов. Динамометры — приборы, измеряющие силу упругости. Они бывают трех типов: пружинные, гидравлические, электрические. Динамометр используется также в медицине. С его помощью врачи измеряют силы различных мышечных групп человека.

Измерение силы разгибателей правого предплечья с помощью динамометра

Гравиметр используется для измерения ускорения силы тяжести. Прибор представляет собой точные пружинные или крутильные весы. Существуют специальные гравиметры для измерения силы тяжести на дне мелководья, на подводных и надводных судах, на самолетах. Имеются гравиметры, позволяющие проводить непрерывную многомесячную запись лунно-солнечных вариаций силы тяжести.

whoyougle.ru

Как измеряют силу, чем она характеризуется

Силу можно измерить. Ее измеряют при помощи прибора, имеющего название динамометр (на греческом языке слово «динамис» значит «сила», а «метро» — «измеряю»). На рисунке 84 изображены динамометры, которые используются в школе и в быту. Несмотря на отличия во внешнем виде, все они имеют пружину, стрелку и шкалу.

Единицей измерения силы является ньютон (Н). Так ее назва­ли в честь известного английского ученого Исаака Ньютона. Как вы считаете, большая или маленькая сила, значение которой равно 1Н? Известно, что для поднятия тела массой 1 кг необхо­димо применить силу приблизительно равную 10 Н. Таким обра­зом, зная массу школьного портфеля, наполненного учебниками, каждый из вас сможет легко определить значение силы, с кото­рой этот портфель приходится каждый раз поднимать.

Кроме числового значения, сила характеризуется еще и направ­лением. Па рисунках направление действия силы указывают стрелкой. Например, на рисунке 85 указаны направления силы персонажей басни «Лебедь, Рак и Щука». Материал с сайта http://worldofschool.ru

Рис. 84. Динамометры: 1 — школьный лабораторный; 2 — школьный демонстрационный; 3 — бытовой
Рис. 85. Направления действия силы персонажей басни «Лебедь, Рак и Щука»
На этой странице материал по темам: Вопросы по этому материалу:

worldofschool.ru

в чем измеряют силу?, 4 буквы, сканворд

в чем измеряют силу?

Альтернативные описания

• единица силы света

• женское имя: (арабское) верная

• мера, единица измерения силы

• не подлежащая применению ед. силы в системе СГС

• персонаж Л. Н. Толстого «Кавказский пленник»

• сильнейший мини-футбольный клуб России

• единица измерения силы

• имя российской актрисы Корзун

• в Библии — дочь Иакова от Лии, сестра Симеона и Левия

• персонаж оперетты К. Я. Листова «Севастопольский вальс»

• так звали любимую кошку Алисы, попавшую в страну чудес

• женское имя

• персонаж романа Л. Н. Толстого «Кавказский пленник»

• актриса Корзун

• единица силы

• корзун

• кошка Алисы из страны чудес

• одно из обозначений единицы силы

• актриса Дурбин

• дурбин, Корзун или единица силы

• актрисы Дурбин и Корзун (имя)

• единица силы в СГС

• имя актрисы Корзун

• взрослая тезка Диночки

• мини-футбольный клуб

• писательница Рубина

• диночка ставшая взрослой

• мини-футбольная команда

• женское имя, рифмующееся с миной

• Единица силы в системе единиц СГС

• Женское имя (араб. верная)

• Единица силы, равная силе, сообщающей массе в один грамм ускорение в один сантиметр в секунду

scanwordhelper.ru

Смотрите также