Διαστατικός τύπος δύναμης
Η δύναμη είναι ένα από τα θεμελιώδη πράγματα που υπάρχουν στη φύση. Μπορεί να αλλάξει την κίνηση ενός αντικειμένου. Τεχνικά, η δύναμη μπορεί να οριστεί ως προϊόν μάζας και επιτάχυνσης (Αυτό προκύπτει από τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα). Συμβολίζεται με το γράμμα F. Ο Νεύτωνας ήταν ο πρώτος άνθρωπος που ανακάλυψε τη δύναμη και γι' αυτό, η μονάδα δύναμης του SI πήρε το όνομά του, δηλαδή ο Νεύτωνας. Μερικά καθημερινά παραδείγματα είναι η ώθηση και το τράβηγμα μιας πόρτας, η ανύψωση αντικειμένων.
Δύναμη
Ως δύναμη ορίζεται η ώθηση ή έλξη που ασκεί ένα αντικείμενο σε ένα άλλο. Όταν δύο αντικείμενα έρχονται σε επαφή μεταξύ τους, ασκούν και τα δύο δύναμη το ένα στο άλλο. Το τέντωμα και η συμπίεση είναι άλλες λέξεις που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να περιγράψουν δυνάμεις. Τι σημαίνει να έχεις «δύναμη» στη φυσική;
"Πίεση ή έλξη που αλλάζει την ταχύτητα με την οποία κινείται οτιδήποτε έχει μάζα."
Μπορείτε να μάθετε πόση δύναμη λειτουργεί χρησιμοποιώντας μια ισορροπία ελατηρίου. Το Newton (N) είναι η μονάδα δύναμης SI.
Ανάλυση διαστάσεων
Η ανάλυση διαστάσεων χρησιμοποιεί ένα σύνολο μονάδων για να καθορίσει τη μορφή μιας εξίσωσης ή, συνηθέστερα, για να διασφαλίσει ότι το αποτέλεσμα ενός υπολογισμού είναι σωστό ως προστασία έναντι πολλών κοινών σφαλμάτων.
Διαστάσεις σε μονάδες και μετρήσεις
Οι διαστάσεις μπορούν να γραφτούν ως οι δυνάμεις των θεμελιωδών μονάδων μήκους, μάζας και χρόνου. Απεικονίζει τη φύση τους και δεν δείχνει το μέγεθός τους.
Παράδειγμα διαστάσεων γραφής
Ας πάρουμε τον τύπο του εμβαδού του ορθογωνίου:
Εμβαδόν του ορθογωνίου =μήκος x πλάτος
=l x b
=[L1] X [L1]
=[L2]
Εδώ, μπορούμε να δούμε το μήκος στη δύναμη του 2, και δεν μπορούμε να βρούμε τη διάσταση της μάζας και του χρόνου. Επομένως, η διάσταση του εμβαδού ενός ορθογωνίου γράφεται ως [M0 L2 T0]
Τύπος διαστάσεων
Ο τύπος διαστάσεων απεικονίζει την εξάρτηση της φυσικής ποσότητας με τη θεμελιώδη φυσική ποσότητα και τις δυνάμεις.
Παράδειγμα:
Ας πάρουμε τον τύπο της ταχύτητας:
Ταχύτητα =Απόσταση / Χρόνος
Η απόσταση μπορεί να γραφτεί σε μήκος [L]
Ο χρόνος μπορεί να γραφτεί ως [T-1]
Ο τύπος διαστάσεων θα ήταν [ M0 L1 T-1]
Ως εκ τούτου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η ταχύτητα εξαρτάται μόνο από το μήκος και τον χρόνο, όχι από τη μάζα.
Διαστατική εξίσωση
Για να λάβετε την εξίσωση διαστάσεων, η φυσική ποσότητα εξισώνεται με τον τύπο διαστάσεων.
Παράδειγμα
Ταχύτητα =[ M0 L1 T-1]
Εδώ, η ταχύτητα είναι η φυσική ποσότητα, η οποία εξισώνεται με τον τύπο διαστάσεων.
| Sr όχι | Φυσική ποσότητα | Φόρμουλα | Μονάδα | Διαστάσεις |
| 1 | Εργασία | Δύναμη x απόσταση | Joule – J | [M1 L2 T-2] |
| 2 | Δύναμη | Μάζα x επιτάχυνση | Newton – N | [M1 L1 T-2] |
| 3 | Ενέργεια | Εργασία | Joule – J | [M1 L2 T-2] |
| 4 | Ορμή | Μάζα x ταχύτητα | Kgms-1 | [M1 L1 T-2] |
| 5 | Πίεση | Δύναμη/περιοχή | Nm-2 | [M1 L-1 T-2] |
Διαστατικός τύπος δύναμης:
Γνωρίζουμε ότι:
Δύναμη =μάζα × επιτάχυνση (από τον 2ο νόμο του Νεύτωνα)
Η επιτάχυνση μπορεί να οριστεί ως η μεταβολή της ταχύτητας ενός αντικειμένου στον χρόνο του. Για να βρούμε τον τύπο διαστάσεων της δύναμης, πρέπει πρώτα να βρούμε τον τύπο διαστάσεων για την επιτάχυνση:
[a] =[ταχύτητα]/[χρόνος]
=[μετατόπιση]/[χρόνος×χρόνος]
=L/(T×T)
=L1T-2
Επομένως, Δύναμη =μάζα × επιτάχυνση
=[M1] × [L1T-2]
=M1L1T-2
Από την παραπάνω εξαγωγή, είναι αρκετά σαφές ότι το M1L1T-2 δίνει τον τύπο διαστάσεων για τη δύναμη.
Διαστατικός τύπος σημασίας δύναμης:
- Ο τύπος διαστάσεων της δύναμης μας βοηθά να κατανοήσουμε τη φυσική ορθότητα οποιασδήποτε εξίσωσης που περιλαμβάνει δύναμη.
- Μας βοηθά να κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ διαφορετικών φυσικών μεγεθών που περιλαμβάνουν δύναμη
- Μας βοηθά στη μετατροπή μονάδων από μια φυσική ποσότητα σε άλλη
- Σε οποιαδήποτε σχέση, οι σταθερές διαστάσεις μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας αυτήν την ανάλυση.
Χρήσεις τύπου διαστάσεων:
- Μπορεί να είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για τον έλεγχο της συνέπειας και της συνοχής της εξίσωσης διαστάσεων.
- Ο τύπος των διαστάσεων θα χρησιμοποιηθεί για τον καθορισμό της συσχέτισης μεταξύ των φυσικών μεγεθών των φυσικών φαινομένων.
- Αυτοί οι τύποι μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αλλαγή των μονάδων από το ένα σύστημα στο άλλο.
Υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί των τύπων διαστάσεων:
- Δεν αφορά τη σταθερά διαστάσεων.
- Δεν μπορεί να εξαχθεί ο τύπος που περιέχει συναρτήσεις όπως τριγωνομετρικές, εκθετικές, λογαριθμικές και άλλες παρόμοιες.
- Στο πλαίσιο του ότι ένα φυσικό μέγεθος είναι βαθμωτό ή διάνυσμα, δεν παρέχει καμία πληροφορία σχετικά με το εάν η ποσότητα είναι φυσική ή όχι.
Συμπέρασμα
Αυτό το άρθρο καλύπτει περιεχόμενο που σχετίζεται με τον τύπο διαστάσεων των σημειώσεων δύναμης και περιλαμβάνει βασικούς ορισμούς της δύναμης. Η ανάλυση διαστάσεων μας βοηθά να εκτελούμε μαθηματικούς υπολογισμούς που είναι ευκολότεροι, ακριβέστεροι και ταχύτεροι. Είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται για τον χειρισμό τύπων διαστάσεων. Ο τύπος διαστάσεων έχει πολλές χρήσεις κατά τον υπολογισμό.
