Салата од пилешко и краставица Комбинацијата од пилешко и краставици во салата е секогаш...
За мерење на силите се користат различни физички ефекти кои се карактеризираат со одредена врска помеѓу силата и друга количина, на пример, деформација (релативна или апсолутна), притисок, пиезоелектричност, магнетострикција итн. Најчестиот метод за мерење на силата е употребата на еластична деформација на пружинските елементи (на пример, пружински скали). Во границите на Хуковиот закон, тоа е запазено пропорционална зависностпомеѓу силата Фи деформација ε или D л: Ф~e~D л.
Напрегањето најчесто се мери со користење на електрични, оптички или механички методи опишани погоре.
Во зависност од избраниот метод и опсегот на мерење, деформабилниот сензорен елемент (перцептивна деформација) е дизајниран на таков начин што деформацијата се репродуцира во форма на напнатост или компресија, т.е. како промена на почетната должина (основа). Еластичниот елемент заедно со елементите прикачени на него кои вршат трансформациски функции (механички, електрични и сл.), заштитно куќиште итн. формира трансдуцер на сила (динамометар). И покрај разновидноста на барањата во врска со номиналното оптоварување, карактеристиките поради мерните техники и други причини, сите еластични елементи може да се сведат на релативно мал број основни типови.
Механички динамометри се користи првенствено за единечни мерења во особено тешки работни услови, како и каде што е прифатлива релативно мала точност. Сепак, употребата на чувствителни мерни инструменти (микрометар, микроскоп) за мерење на деформации овозможува користење на механички динамометри за да се постигне добра точност.
Кај другите динамометри, промената на должината на еластичниот елемент се претвора во движење по скалата на светлосен покажувач, отклонет со ротирачко огледало прикачено на еластичниот елемент (уред Мартенс). Со квалификуван сервис и земајќи ги предвид многуте обврски поврзани со техниката на мерење, може да се постигнат многу прецизни резултати. Поради голем број тешкотии, овие инструменти се користат речиси исклучиво за тестирање и калибрација.
Хидраулични динамометри Може да се користи за мерења со умерена точност при тешки работни услови. Тие користат мерачи на притисок со Бурдонова цевка како инструменти за покажување. Тие обично се монтираат директно на динамометарот; доколку е потребно, тие можат да се поврзат со динамометарот со капиларна цевка долга неколку метри. Ваквите мерни уреди овозможуваат поврзување на уреди за снимање.
Електрични динамометри. Брзиот развој на електротехниката и електрониката доведе до широка употреба на електрични методи за мерење на механички количини, особено сила. Отпрвин, претворувачите на механички напор во механичките динамометри беа заменети со електрични (на пример, претворувачи со механичко поместување со индуктивни). Со развојот на мерачи на деформации, се отворија нови можности. Сепак, без разлика на ова, беа подобрени и други методи за електрични мерење и беа развиени нови методи на мерење.
На избор Точноста на мерењето е од големо значење.
1.2.1 Електрични динамометри со мерачот на деформација.
Меѓу динамометрите има највисока вредност, имено динамометрите со тензија. Мерниот опсег на овие динамометри е невообичаено широк - има динамометри со номинални сили од 5 N до повеќе од 10 MN. висока точност на мерењето. грешката е 0,03% па дури и 0,01%.
Дизајн, главни типови. Во својата наједноставна форма, еластичниот чувствителен елемент на динамометарот е прачка натоварена долж неговата оска. Сетилните елементи од овој тип се користат за мерења во опсег од 10 kN до 5 MN. Кога е натоварена, шипката се собира, а нејзиниот дијаметар истовремено се зголемува во согласност со односот на Поасон. Мерачите за напрегање залепени на шипката во пределот на еднообразно поле на сила се вклучени во колото на мостот Витстон, така што во неговите два спротивни краци има мерачи на напрегање, чиишто решетки се насочени по оската на шипката или нормално на него.
Покрај мерачите на напрегање, колото на мостот Витстон вклучува дополнителни елементи на колото кои служат за компензирање на различни ефекти зависни од температурата, како што се нулта нестабилност, промени во модулот на еластичност и термичко проширување на материјалот на сензорниот елемент, промени во чувствителноста на мерач на деформација и линеаризација на карактеристиката на динамометарот.
Излезниот напон е пропорционален на релативната деформација, а втората, во согласност со законот на Хук, е пропорционална на оптоварувањето на шипката.
За да се прошири опсегот на мерење на 1 - 20 MN за подобра распределба на напрегањето, еластичниот елемент често се прави во форма на цевка, а мерачите на деформација се залепени на неговата внатрешна и надворешна површина.
На слика 1 се прикажани некои видови на еластични елементи за динамометрите со мерачи на напрегање.
За да се измерат силите во помал опсег (до приближно 5 N) и да се зголеми отчитувањето, се користат сензорни елементи кои користат деформации на свиткување наместо надолжни деформации.
Веќе знаеме дека за да се опише интеракцијата на телата, се користи физичка големина наречена сила. Во оваа лекција ќе научиме повеќе за својствата на оваа величина, единиците на сила и уредот што се користи за нејзино мерење - динамометар.
Тема: Интеракција на телата
Лекција: Единици на сила. Динамометар
Како прво, да се потсетиме што е сила. Кога друго тело дејствува на тело, физичарите велат дека на даденото тело се врши сила од другото тело.
Силата е физичка количина што го карактеризира дејството на едно тело врз друго.
Силата се означува со латинска буква Ф, а единицата на сила е наречена во чест на англискиот физичар Исак Њутн Њутн(пишуваме со мала буква!) и се означува со N (пишуваме со голема буква, бидејќи единицата е именувана по научникот). Значи,
Заедно со Њутн, се користат повеќекратни и подповеќе единици на сила:
килоневтон 1 kN = 1000 N;
мегањутн 1 MN = 1.000.000 N;
millinewton 1 mN = 0,001 N;
микроњутн 1 µN = 0,000001 N, итн.
Под влијание на сила, брзината на телото се менува. Со други зборови, телото почнува да се движи не рамномерно, туку забрзано. Поточно, подеднакво забрзано: во еднакви временски периоди, брзината на телото се менува подеднакво. Точно промена на брзинатателата под влијание на сила ги користат физичарите за да ја одредат единицата на сила во 1 N.
Единиците за мерење на новите физички величини се изразуваат преку таканаречените основни единици - единици за маса, должина, време. Во системот SI тие се килограм, метар и секунда.
Нека, под влијание на некоја сила, брзината на телото со тежина од 1 кгја менува својата брзина за 1 m/s за секоја секунда. Токму овој вид на сила се зема како 1 њутн.
Еден Њутн (1 N) е силата под која телото од маса 1 кг ја менува својата брзина во 1 m/s секоја секунда.
Експериментално е утврдено дека силата на гравитацијата што дејствува во близина на површината на Земјата на тело со тежина од 102 g е еднаква на 1 N. Масата од 102 g е приближно 1/10 kg, или, поточно,
Но, тоа значи дека гравитационата сила од 9,8 N ќе дејствува на тело со тежина од 1 kg, односно на тело 9,8 пати поголема маса, на површината на Земјата која било маса, треба да ја помножите вредноста на масата (во kg) со коефициентот, кој обично се означува со буквата е:
Гледаме дека овој коефициент е нумерички еднаков на силата на гравитацијата што делува на тело со тежина од 1 kg. Се вика забрзување на гравитацијата . Потеклото на името е тесно поврзано со дефиницијата за сила од 1 њутн. На крајот на краиштата, ако на тело со тежина од 1 кг се дејствува со сила не 1 N, туку 9,8 N, тогаш под влијание на оваа сила телото ќе ја промени својата брзина (забрзува) не за 1 m/s, туку за 9,8 m/s секоја секунда. Во средно училиште ова прашање ќе се дискутира подетално.
Сега можеме да запишеме формула која ни овозможува да ја пресметаме силата на гравитацијата што дејствува на тело со произволна маса м(сл. 1).
Ориз. 1. Формула за пресметување на гравитацијата
Треба да знаете дека забрзувањето на гравитацијата е 9,8 N/kg само на површината на Земјата и се намалува со висината. На пример, на надморска височина од 6400 km над Земјата е 4 пати помалку. Меѓутоа, кога ги решаваме проблемите, ќе ја занемариме оваа зависност. Покрај тоа, силата на гравитацијата делува и на Месечината и другите небесни тела, а на секое небесно тело забрзувањето на гравитацијата има свое значење.
Во пракса, често е неопходно да се измери силата. За ова се користи уред наречен динамометар. Основата на динамометарот е пружина на која се применува измерената сила. Секој динамометар, покрај пружината, има и скала на која се означени вредностите на силите. Еден од краевите на пружината е опремен со стрелка, која на скалата покажува каква сила се применува на динамометарот (сл. 2).
Ориз. 2. Динамометарски уред
Во зависност од еластичните својства на пружината што се користи во динамометарот (неговата крутост), под влијание на истата сила, пружината може да се издолжува повеќе или помалку. Ова овозможува да се произведат динамометри со различни мерни граници (сл. 3).
Ориз. 3. Динамометри со мерни граници од 2 N и 1 N
Постојат динамометри со мерна граница од неколку килоневтони или повеќе. Тие користат пружина со многу висока вкочанетост (сл. 4).
Ориз. 4. Динамометар со мерна граница од 2 kN
Ако обесувате товар на динамометар, тогаш тежината на товарот може да се одреди од отчитувањата на динамометарот. На пример, ако динамометар со оптоварување суспендирано од него покажува сила од 1 N, тогаш масата на товарот е 102 g.
Да обрнеме внимание на фактот дека силата има не само нумеричка вредност, туку и насока. Таквите величини се нарекуваат векторски величини. На пример, брзината е векторска количина. Силата е исто така векторска величина (исто така велат дека силата е вектор).
Размислете за следниов пример:
Тело со маса од 2 kg е суспендирано од пружина. Неопходно е да се прикаже силата на гравитација со која Земјата го привлекува ова тело и тежината на телото.
Да потсетиме дека силата на гравитацијата делува на телото, а тежината е силата со која телото дејствува на суспензијата. Ако суспензијата е неподвижна, тогаш нумеричката вредност и насоката на тежината се исти како оние на гравитацијата. Тежината, како и гравитацијата, се пресметува со формулата прикажана на сл. 1. Масата од 2 kg мора да се помножи со гравитациското забрзување од 9,8 N/kg. Со не многу точни пресметки, забрзувањето на слободниот пад често се зема дека е 10 N/kg. Тогаш силата на гравитацијата и тежината ќе бидат приближно 20 N.
За да се прикажат векторите на гравитација и тежина на сликата, неопходно е да се избере и да се прикаже на сликата скала во форма на сегмент што одговара на одредена вредност на силата (на пример, 10 N).
Дозволете ни да го прикажеме телото на сликата како топка. Точката на примена на гравитацијата е центарот на оваа топка. Дозволете ни да ја прикажеме силата како стрелка, чиј почеток се наоѓа на точката на примена на силата. Да ја насочиме стрелката вертикално надолу, бидејќи силата на гравитација е насочена кон центарот на Земјата. Должината на стрелката, во согласност со избраната скала, е еднаква на два сегменти. До стрелката ја цртаме буквата, што ја означува силата на гравитацијата. Бидејќи на цртежот ја посочивме насоката на силата, над буквата е поставена мала стрелка за да се нагласи она што го прикажуваме векторголемина.
Бидејќи телесната тежина се применува на суспензијата, почетокот на стрелката што ја претставува тежината е поставен на дното на суспензијата. При прикажувањето, ја почитуваме и скалата. Ставете ја буквата до неа, означувајќи ја тежината, не заборавајќи да поставите мала стрелка над буквата.
Целосното решение на проблемот ќе изгледа вака (сл. 5).
Ориз. 5. Формализирано решение на проблемот
Забележете уште еднаш дека во проблемот разгледан погоре, нумеричките вредности и насоките на гравитацијата и тежината се покажаа исти, но точките на примена беа различни.
При пресметување и прикажување на која било сила, мора да се земат предвид три фактори:
· нумеричка вредност (модул) на сила;
· насока на силата;
· точка на примена на сила.
Силата е физичка големина што го опишува дејството на едно тело врз друго. Обично се означува со буквата Ф. Единицата на сила е Њутн. За да се пресмета вредноста на гравитацијата, потребно е да се знае забрзувањето на гравитацијата, кое на површината на Земјата е 9,8 N/kg. Со таква сила, Земјата привлекува тело тешко 1 кг. При прикажување на сила, неопходно е да се земе предвид нејзината нумеричка вредност, насока и точка на примена.
Референци
- Перишкин А.В. 7-мо одделение - 14-то издание, стереотип. - М.: Бустард, 2010 година.
- Перишкин А.В. - М: Издавачка куќа „Испит“, 2010 г.
- Лукашик В.И., Иванова Е.В. - 17-ти изд. - М.: Образование, 2004 година.
- Унифицирана колекција на дигитални образовни ресурси ().
- Унифицирана колекција на дигитални образовни ресурси ().
- Унифицирана колекција на дигитални образовни ресурси ().
Домашна задача
- Лукашик В. И., Иванова Е. В. Збирка проблеми по физика за 7-9 одделение бр. 327, 335-338, 351.
Постојат два начина да се регистрираат квалитети на силата:
- 1. без мерна опрема (во овој случај, проценката на нивото на подготвеност на силата се врши врз основа на најголемата тежина што спортистот може да ја подигне или држи)
- 1. со користење на мерни уреди – динамометри.
Сите инсталации за мерење на сила се поделени во две групи:
- а) мерење на деформација на тело на кое се применува сила
- б) мерење на забрзување на тело во движење - инерцијални динамографи. Нивната предност е што овозможуваат мерење на силата на спортистот во движење, наместо во статични услови. Најраспространета практика е да се мери силата со помош на динамометри.
Механичките динамометри - типот на пружина се состојат од еластична врска што ги согледува силите, како и уредите за конвертирање и покажување, уреди за мерење на силата со манометар.
Сите постапки за мерење се спроведуваат со задолжителна усогласеност со метролошките барања општи за следење на физичката подготвеност и усогласеност со специфичните барања за мерење на квалитетите на силата:
- - утврдува и стандардизира положба на телото (зглоб) во кое се врши мерењето;
- - да ја земе предвид должината на сегментите на телото при мерење на моментот на сила;
- - да се земе предвид насоката на векторот на силата.
Мерење на максимална сила
Концептот на „максимална сила“ се користи за да се карактеризира, прво, апсолутна сила, извршена без оглед на времето, и, второ, сила, чие времетраење е ограничено од условите на движење. Максималната јачина се мери во специфични и неспецифични тестови:
- - запишете показатели за јачина во натпреварувачка вежба, или блиску до неа во структурата на манифестацијата на моторните квалитети.
- - користете држач за мерење сила, кој ја мери силата на речиси сите мускулни групи во стандардните задачи.
Максималната сила може да се мери при статички и динамички услови. Во овој случај, се евидентираат квалитативно различни индикатори: максимална статичка сила и максимална динамичка сила. При мерење на квалитетите на силата, неопходно е да се обрне посебно внимание на држењето на телото бидејќи количината на применетата сила може значително да варира во зависност од аголот на зглобот. Индикаторите за јачина забележани за време на мерењата се нарекуваат апсолутни; Релативните индикатори се одредуваат со пресметка (во однос на апсолутната сила на телесната тежина).
Мерни градиенти на силите
Диференцијалните индикатори (или градиенти) на силата го карактеризираат нивото на развој на таканаречената експлозивна сила на спортистот. Одредувањето на нивните вредности е поврзано со мерење на времето за постигнување максимална сила или некои фиксни вредности. Најчесто, ова се прави со помош на тензодинамички уреди, кои овозможуваат да се добијат промени во силите со текот на времето во форма на график. Резултатите од анализата на динамограмот се изразуваат во форма на индикатори за сила и време. Споредувањето на нив овозможува да се пресметаат вредностите на градиентите на силата. Анализата на резултатите од мерењето на градиентите на силата овозможува да се пронајдат причините за нееднакви достигнувања меѓу спортистите со приближно исто ниво на развој на апсолутна сила.
Мерење на пулсот
Интегралниот индикатор (импулс) на сила се определува или како производ на просечната сила до времето на нејзиното манифестирање, или од областа ограничена со динамограмот и оската на апсцисата. Овој индикатор ги карактеризира квалитетите на силата во ударните движења (боксерски удар, удирање на топката).
Следење на квалитетите на јачината без мерни уреди
Мерењето на квалитетите на силата со помош на високопрецизни инструменти се врши главно во процесот на обука на квалификувани спортисти. Во масовните спортови, таквите уреди се користат релативно ретко; нивото на развој на квалитети на силата се оценува според резултатите од изведувањето на натпреварувачки или специјални вежби. Постојат два методи за контрола:
- - директна - максималната сила се одредува според најголемата тежина што спортистот може да ја подигне при технички релативно едноставно движење. Не е препорачливо да се користат координирани сложени движења за ова, бидејќи резултатот во голема мера зависи од нивото на техничка вештина.
- - Индиректно - квалитетите на брзина-сила и издржливоста на силата се предмет на мерење. За таа цел се користат вежби како скок во далечина, фрлање шут, влечење и сл. Нивото на квалитети на брзина и јачина се проценува според опсегот на фрлања или фрлања, а тежината на поместената тежина покажува што претежно се мери: со значителен
тегови - квалитети на сила; во просек - брзина-јачина; при мали брзини - оние со голема брзина. (В.М. Зациорски, 1982).
Дефиницијата за сила е имплицитна во трите Њутнови закони за движење.
1. Секое тело останува во состојба на мирување или рамномерно и линеарно движење додека некои сили не го извадат од оваа состојба.
2. Неурамнотежена сила му дава забрзување на телото во насоката во која дејствува. Ова забрзување е пропорционално на силата и обратно пропорционално на масата на телото.
3. Доколку телото Аврши одредена сила на телото ВО, потоа телото ВОделува со иста, но спротивно насочена сила врз телото А.
Врз основа на вториот Њутнов закон, единицата на сила се одредува како производ на масата и забрзувањето (F = ma). Постои уште една формулација на вториот Њутнов закон. Импулсот на телото е еднаков на производот на неговата маса и брзината на неговото движење, така што мае стапката на промена на моментумот. Силата што дејствува на телото е еднаква на брзината на промена на неговиот импулс. Јадете различни начинимерења на сила. Понекогаш тоа е доволно за да се балансира силата со оптоварување или да се одреди колку ја истегнува пружината. Понекогаш силите може да се пресметаат од други забележливи величини, како што се забрзувањата, кога се размислува за скокање или фрлање проектил. Во други случаи, најдобро е да користите еден од многуте електрични уреди познати како механоелектрични конвертори. Овие уреди, под влијание на применетите сили, генерираат електрични сигнали,
што може да се засили и сними во некоја форма на снимање и да се претвори во вредности на сила.
Силата на дејството на една личност зависи од состојбата на одредена личност и неговите волни напори, односно желбата да се покаже една или друга количина на сила, особено максимална сила, како и од надворешните услови, особено на параметрите на моторните задачи, на пример, аглите на зглобовите во биосинџирите на телото.
Постигнувањата во скоро сите спортови зависат од нивото на развој на квалитетите на силата, а со тоа и методите на контрола и
Значително внимание се посветува на подобрување на овие карактеристики.
Методи за мерење на сила
Методите за контролирање на квалитетите на силата имаат долга историја.
Првите механички уреди дизајнирани да ја мерат човечката сила биле создадени уште во 18 век. При следење на квалитетите на јачината, обично се земаат предвид три групи индикатори.
1. Основни: а) моментални вредности на сила во секој момент на движење (особено максимална сила); б) просечна јачина.
2. Интеграл, како што е импулсот на сила.
3. Диференцијал, на пример, градиент на сила.
Максимална силамногу визуелно, но при брзи движења релативно лошо го карактеризира нивниот конечен резултат (на пример, корелацијата на максималната одбивна сила и висината на скокот може да биде блиску до нула).
Според законите на механиката, крајниот ефект на силата, во
особено, силата постигната како резултат на промена на брзината на движење на телото се одредува со импулсот на силата. Ако силата е константна, тогаш пулсот- е производ на силата и времето на нејзиното дејство ( Si =F·∆т). Во други услови, на пример, за време на интеракциите на ударот, пресметките на импулсот на силата се вршат со интеграција, поради што индикаторот се нарекува интегрален. Така, најинформативниот импулс на силата е кога
контрола на ударните движења (во бокс, удирање на топката итн.).
Просечна јачина- ова е условен индикатор еднаков на количникот на делење на импулсот на сила со времето на неговото дејство. Воведувањето на просечна сила е еквивалентно на претпоставката дека на телото во исто време дејствувала константна сила (еднаква на просечната).
Постојат два начина да се регистрираат квалитети на силата:
1) без мерна опрема (во овој случај, проценката на нивото на подготвеност на силата се врши врз основа на максималната тежина што спортистот може да ја подигне или држи);
2) користење на мерни уреди - динамометри
или динамографи.
Сите мерни постапки се спроведуваат со задолжително
усогласеност со општото следење на физичката кондиција
метролошки барања. Исто така е неопходно да се строго
да се усогласат со специфичните барања за мерна моќност
1) дефинирање и стандардизирање во повторените обиди
положбата на телото (зглобот) во кој се врши мерењето;
2) земете ја предвид должината на сегментите на телото при мерење на моментите
3) да се земе предвид насоката на векторот на силата.
Контрола на квалитетите на моќноста без мерење уреди. Во масовните спортови, нивото на развој на квалитети на сила често се оценува според резултатите од натпреварувачките или тренажните вежби. Постојат два методи за контрола: директни и индиректни. Во првиот случај, максималната сила одговара на најголемата тежина што спортистот може да ја подигне при технички релативно едноставно движење (на пример, притискање на клупата). Во вториот случај, тие мерат не толку апсолутна сила колку квалитети на брзина-сила или издржливост на силата. За да го направите ова, се користат вежби како стоење долги и високи скокови, фрлање медицински топки, влечење итн.
