Въпреки че е точен към момента на публикуване, той вече не се актуализира. Страницата може да съдържа неработещи връзки или остаряла информация, а частите може да не функционират в текущите уеб браузъри.
Системата MKS и "нютонът"
F = mж (1)
където ж е ускорението на гравитацията, насочено надолу. Всъщност пропорционалността ни позволява да добавим правилната константа на умножение към дясната страна, но няма да го направим, защото това, което искаме да направим, е да дефинираме някои единици от F.
Всички формули и количествени единици във физиката зависят от единиците, в които три основни количества са измервания-- разстояние, маса Y. метеорологично време . Затова нека да изберем от сега нататък да измерваме разстоянието в метри, масата в килограми и времето в секунди. Тази конвенция е известна като MKS система: докато формулите съдържат само количества, получени от тази система, те ще бъдат последователни и правилни. Но внимавай. ако погрешно смесите MKS единици с грамове или сантиметри (или килограми и инчове), можете да получите някои доста странни резултати!
-
[Това в крайна сметка беше как орбитата на Mars Climate - космическа мисия на стойност 125 милиона долара - беше загубена на 23 септември 1999 г. Когато беше изстреляна малка ракета, за да коригира навлизането си в атмосферата на Марс, операторът, изпълнител на НАСА, предположи, че тласъкът му е даден в английски единици. Всъщност спецификациите на НАСА бяха дадени в метрични единици.]
В системата MKS ефективната стойност на g варира от 9,78 m/s 2 на екватора до 9,83 m/s 2 на полюсите, поради въртенето на Земята (виж раздел # 24а). Уравнение (1) не само показва, че теглото е пропорционално на масата, но - ако се измерва в килограми - то въвежда единица F, наречена (няма изненада!) "нютон."
Според това уравнение a 1 нютон сила действайки върху килограм маса го ускорява с 1 м/сек 2, така че силата на гравитацията над килограм маса е около 9,8 нютона. Преди това това се наричаше "сила от един килограм тегло", удобна единица за общо приложение (1 кг = 9,8 нютона), но не и за точни приложения, поради варирането на g по целия свят.
Втори закон на Нютон
Съгласно втория закон на Нютон, ускорението на даден обект е пропорционално на силата F, действаща върху него и обратно пропорционално на масата му m. Експресиране F в нютони ние добиваме да се--за всяко ускорение, а не само за свободно падане - както следва
Трябва да забележим че и двете да се и F не само имат величини, но и адреси--и двете са векторни величини. Обозначаването на вектори (в този раздел) с удебелен шрифт прави втория закон на Нютон да се чете правилно:
да се = F/ м (3)
Това изразява горното твърдение „ускорява в посока на силата“.
Много учебници пишат F = mда се (4)
но уравнение (3) е начинът, по който обикновено се използва--F и m са входовете, да се това е резултатът. Примерът по-долу трябва да изясни това.
Пример: ракета V - 2
Решение Направете посоката нагоре положителна, посоката надолу отрицателна: използвайки тази конвенция, можем да работим с числа вместо с вектори. При излитане върху ракетата действат две сили: тяга от +240 000 N и теглото на заредената ракета, mg = –120 000 N (ако тягата е по-малка от 120 000 N, ракетата никога няма да се вдигне!). Следователно общата възходяща сила е
F = + 240 000 N - 120 000 N = +120 000 N,
а първоначалното ускорение, според втория закон на Нютон, е
a = F/m = +120 000 N/12 000 kg = 10 m/s 2 = 1 g
Така ракетата започва да се издига със същото ускорение като камък, когато започне да пада. Тъй като горивото се изразходва, масата m намалява, но силата не, така че се надяваме, че a става още по-голяма. Когато горивото свърши, mg = –30 000 N и имаме
F = + 240 000 N - 30 000 N = + 210 000 N,
давайки a = F/m = +210 000 N/3000 kg = 70 m/s 2 = 7 g
Автор и куратор: Д-р Дейвид П. Стърн
Поща до д-р Стърн: звезден поглед(символ „при“)phy6.org .
Испански превод от Хорацио Чавес
Последна актуализация: 6 юни 2004 г.