Kraft ist ein physikalischer Begriff, der als Einfluss definiert wird, der bewirkt, dass ein Objekt seine Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung oder Rotation ändert. Kräfte können Gegenstände durch Ziehen oder Drücken beschleunigen. Die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung wurde von Isaac Newton im 2. Newtonschen Gesetz definiert, das besagt, dass die Kraft eines Objekts das Produkt seiner Masse und seiner Beschleunigung ist. Wenn Sie wissen möchten, wie man Kraft misst, befolgen Sie einfach diese Schritte.
Schritt
Methode 1 von 2: Kraft messen
Schritt 1. Verstehen Sie die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung
Die Kraft eines Körpers ist einfach das Produkt seiner Masse und seiner Beschleunigung. Diese Beziehung kann durch die folgende Formel definiert werden: Kraft = Masse x Beschleunigung.
Hier sind einige andere Dinge, die bei der Kraftmessung zu beachten sind:
- Die Standardeinheit für die Masse ist das Kilogramm (kg).
- Die Standardeinheit für die Beschleunigung ist m/s2.
- Die Standardeinheit für Kraft ist Newton (N). Newton ist eine abgeleitete Einheit. 1N = 1kg x 1m/s2.
Schritt 2. Messen Sie die Masse des gegebenen Objekts
Die Masse eines Objekts ist die Menge der darin enthaltenen Materie. Die Masse eines Objekts ändert sich nie, egal auf welchem Planeten es sich befindet; während das Gewicht je nach Anziehungskraft variiert. Ihre Masse auf der Erde und auf dem Mond ist gleich. Im metrischen System kann die Masse in Gramm oder Kilogramm geschrieben werden. Angenommen, das Objekt, das wir verwenden, ist ein Lastwagen mit Masse 1000 kg.
- Um die Masse eines bestimmten Objekts zu ermitteln, legen Sie es auf eine Dreifachwaage oder Doppelwaage. Diese Waage misst die Masse in Kilogramm oder Gramm.
- Im imperialen System kann die Masse in Pfund (Pfund) ausgedrückt werden. Da auch Kraft in diesen Einheiten ausgedrückt werden kann, wurde zur Unterscheidung der Verwendung der Begriff "Pfund-Masse" geprägt. Wenn Sie jedoch die Masse eines Objekts in Pfund angeben, multiplizieren Sie sie einfach mit 0,45, um den Wert in Kilogramm zu ermitteln.
Schritt 3. Messen Sie die Beschleunigung des Objekts
In der Physik wird Beschleunigung als Geschwindigkeitsänderung definiert, die als Geschwindigkeit in einer bestimmten Richtung pro Zeiteinheit definiert ist. Beschleunigung kann neben Beschleunigung auch als Abbremsen oder Richtungswechsel definiert werden. So wie die Geschwindigkeit mit einem Tachometer gemessen werden kann, kann auch die Beschleunigung mit einem Beschleunigungsmesser gemessen werden. Lassen Sie die Beschleunigung des LKW mit Masse 1000 kg ist 3m/s2.
- Im metrischen System wird die Geschwindigkeit in Zentimeter pro Sekunde oder Meter pro Sekunde geschrieben, und die Beschleunigung wird in Zentimeter pro Sekunde pro Sekunde (Zentimeter pro Sekunde im Quadrat) oder Meter pro Sekunde pro Sekunde (Meter pro Sekunde im Quadrat) geschrieben.
- Im imperialen System ist eine Möglichkeit, die Geschwindigkeit auszudrücken, Fuß pro Sekunde. Beschleunigung kann also auch in Fuß pro Sekunde zum Quadrat ausgedrückt werden.
Schritt 4. Multiplizieren Sie die Masse des Objekts mit seiner Beschleunigung
Das Ergebnis ist ein Stilwert. Setzen Sie einfach die erhaltenen Zahlen in die Gleichung ein und Sie werden die Kraft eines Objekts kennen. Denken Sie daran, Ihre Antwort in netwon (N) zu schreiben.
- Kraft = Masse x Beschleunigung
- Kraft = 1000 kg x 3m/s2
- Kraft = 3000N
Methode 2 von 2: Kompliziertere Konzepte
Schritt 1. Bestimmen Sie die Masse, wenn Sie die Kraft und Beschleunigung kennen
Wenn Sie die Kraft und Beschleunigung eines Objekts kennen, setzen Sie die Werte einfach in dieselbe Formel ein, um die Masse des Objekts zu ermitteln. So geht's:
- Kraft = Masse x Beschleunigung
- 3N = Masse x 3m/s2
- Masse = 3N/3m/s2
- Masse = 1 kg
Schritt 2. Bestimmen Sie die Beschleunigung, wenn Sie Kraft und Masse kennen
Wenn Sie die Kraft und Masse eines Objekts kennen, setzen Sie die Werte einfach in dieselbe Formel ein, um die Beschleunigung des Objekts zu ermitteln. So geht's:
- Kraft = Masse x Beschleunigung
- 10N = 2 kg x Beschleunigung
- Beschleunigung = 10N/2kg
- Beschleunigung = 5m/s2
Schritt 3. Ermitteln Sie die Beschleunigung eines Objekts
Wenn Sie die Kraft eines Objekts wissen möchten, können Sie seine Beschleunigung berechnen, solange Sie seine Masse kennen. Alles, was Sie tun müssen, ist eine Formel zu verwenden, um die Beschleunigung eines Objekts zu ermitteln. Die Formel lautet (Beschleunigung = Endgeschwindigkeit – Anfangsgeschwindigkeit)/Zeit.
- Beispiel: Ein Läufer hat in 10 Sekunden eine Geschwindigkeit von 6 m/2. Wie ist die Beschleunigung?
- Die Endgeschwindigkeit beträgt 6 m/s. Seine Anfangsgeschwindigkeit beträgt 0 m/s. Die Zeit beträgt 10 s.
- Beschleunigung = (6 m/s - 0 m/s)/10s = 6/10s = 0,6m/s2
Tipps
- Masse kann auch in Slugs geschrieben werden, wobei eine Slug 32.174 Pfund Masse entspricht. Eine Schlacke ist die Masse, die um 1 Pfund Kraft bei einer Beschleunigung von 1 Fuß pro Quadratsekunde beschleunigt werden kann. Wenn die Masse in Slugs mit der Beschleunigung in Fuß pro Sekunde zum Quadrat multipliziert wird, wird die Umrechnungskonstante nicht verwendet.
- Somit hat eine Masse von 640 Pfund, die sich mit 5 Fuß pro Sekunde im Quadrat beschleunigt, eine ungefähre Kraft von 640 mal 5 geteilt durch 32 oder 100 Pfund Kraft.
- Das Gewicht ist die Masse, die von der Erdbeschleunigung beeinflusst wird. An der Erdoberfläche beträgt die Beschleunigung etwa 9,8 Meter pro Quadratsekunde (9,8065) oder 32 Fuß pro Quadratsekunde (32, 174). So entspricht im metrischen System eine Masse von 100 kg 980 Newton und eine Masse von 100 Gramm 980 Dyn. Im britischen System können Masse und Gewicht in den gleichen Einheiten geschrieben werden, sodass 100 Pfund Masse 100 Pfund (100 Pfund Kraft) wiegen. Da eine Federwaage die Schwerkraft auf ein Objekt misst, misst sie tatsächlich das Gewicht, nicht die Masse. (Im täglichen Gebrauch gibt es keinen Unterschied, solange die Schwerkraft auf die Erdoberfläche ausgeübt wird.)
- Teilen Sie das Ergebnis durch die Umrechnungskonstante, wenn Sie englische Einheiten verwenden. Wie oben erwähnt, kann das Pfund im britischen System eine Massen- oder Krafteinheit sein; Wenn es als Krafteinheit verwendet wird, wird das Pfund als Kraft-Pfund bezeichnet. Die Umrechnungskonstante beträgt 32,174 Pfund-Fuß pro Pfund Kraft im zweiten Quadrat; 32, 174 ist der Wert der Beschleunigung aufgrund der Erdanziehungskraft in Fuß pro Quadratsekunde. (Um die Mathematik zu vereinfachen, runden wir den Wert auf 32.)
- Beachten Sie, dass die Beziehung zwischen Kraft, Masse und Beschleunigung bedeutet, dass ein Objekt mit einer kleinen Masse und einer großen Beschleunigung dieselbe Kraft haben kann wie ein Objekt mit einer großen Masse und einer kleinen Beschleunigung.
- Eine Masse von 150 Kilogramm mit einer Beschleunigung von 10 Metern pro Quadratsekunde hat eine Kraft von 150 mal 10 oder 1500 Kilogramm pro Quadratsekunde. (Ein Kilogramm Meter pro Quadratsekunde wird Newton genannt.)
- Stile können je nach ihrer Wirkung auf ein Objekt spezielle Namen haben. Die Kraft, die ein Objekt beschleunigt, wird Schub genannt, während die Kraft, die ein Objekt verlangsamt, ein Zug ist. Die Kraft, die die Drehrichtung eines um seine Achse rotierenden Objekts ändert, wird als Drehmoment bezeichnet.
- Eine Masse von 20 Gramm mit einer Beschleunigung von 5 cm pro Quadratsekunde hat eine Kraft von 20 mal 5 oder 100 Gramm Zentimeter pro Quadratsekunde. (Ein Gramm Zentimeter pro Quadratsekunde wird als Dyne bezeichnet.)
