Διαστατικός τύπος ώθησης

Μια ώθηση είναι μια τεράστια δύναμη που δρα σε σύντομο χρονικό διάστημα με πεπερασμένη ορμή. Βλέπουμε ώθηση στις καθημερινές μας δραστηριότητες. όταν σπάμε ένα ξύλινο κομμάτι με ένα τσεκούρι με τόση δύναμη, σπάει αμέσως, σωστά; Αυτό είναι ένα κλασικό παράδειγμα παρόρμησης. Μπορούμε να βρούμε την ώθηση χρησιμοποιώντας τον τύπο, ώθηση =δύναμη * χρόνος. Είναι προϊόν δύναμης και χρόνου. Η μονάδα στην οποία μετράται η ώθηση είναι Newton-second(N-s).

Ανάλυση διαστάσεων

Τα φυσικά μεγέθη σχετίζονται με τις διαστάσεις των μονάδων μέτρησης που χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό τους. Αυτό μας βοηθά να εκτελούμε μαθηματικούς υπολογισμούς που είναι ευκολότεροι, ακριβέστεροι και ταχύτεροι. Με άλλα λόγια, είναι η μελέτη των τύπων διαστάσεων. Είναι η τεχνική που χρησιμοποιείται για τον χειρισμό τύπων διαστάσεων.

Πριν μελετήσουμε τον τύπο διαστάσεων, θα πρέπει πρώτα να κατανοήσουμε τις σταθερές διαστάσεων:

Οι σταθερές διαστάσεων είναι οι αριθμοί που καθορίζουν τις διαστάσεις ενός αντικειμένου. Με άλλα λόγια, περιγράφουν το σχήμα και το μέγεθος ενός αντικειμένου. Οι σταθερές διαστάσεων γράφονται ως μια σειρά αριθμών που χωρίζονται με κόμμα, κάθε αριθμός αντιπροσωπεύει μια τιμή ακολουθούμενη από μια μονάδα μέτρησης:D=1, m =μέτρο, σε =ίντσα, ft =πόδι, yd =γιάρδα, km=χιλιόμετρο, και ούτω καθεξής. Η σταθερά πρώτης διάστασης, D, χρησιμοποιείται για να καθορίσει το μέγεθος ενός αντικειμένου ως προς το μήκος.

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.

Ένα παράδειγμα διαστάσεων γραφής

Ας πάρουμε τον τύπο του εμβαδού του ορθογωνίου

Εμβαδόν του ορθογωνίου =μήκος x πλάτος

=[x]    (όπου το πλάτος δείχνει επίσης το μήκος της πλευράς)

=[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]

Εξίσωση ώθησης

Η ώθηση μπορεί να οριστεί ως το γινόμενο της καθαρής δύναμης που δρα σε ένα αντικείμενο για μια ορισμένη περίοδο. Με μαθηματικούς όρους, η εξίσωση της ώθησης (υποθέτοντας ότι η δύναμη είναι σταθερή) μπορεί να γραφτεί ως: 

J =F ⋅t

όπου J είναι η ώθηση;

F είναι η δύναμη;

και, t είναι ο χρόνος για τον οποίο εφαρμόζεται δύναμη

Εδώ το «J» είναι ευθέως ανάλογο με το χρόνο «t».

Η ώθηση μπορεί επίσης να οριστεί ως η αλλαγή της ορμής και μπορεί να εξισωθεί ως;

J =m × v,

όπου m είναι η μάζα του σώματος

και v είναι η ταχύτητα του σώματος με την οποία κινείται το σώμα.

Ως εκ τούτου, η ταχύτητα μπορεί να αρθρωθεί ως 

v =vf – vi

όπου;

vf είναι η τελική ταχύτητα και 

vi είναι η αρχική ταχύτητα

Επομένως, η δύναμη ώθησης γράφεται ως,

f =m(vf – vi) / t

Η ώθηση εκφράζεται σε kg m s-1 και η παλμική δύναμη εκφράζεται σε Newton (N).

Διαστατικός τύπος ώθησης

Γνωρίζουμε ότι ο τύπος της ώθησης είναι j =δύναμη * χρόνος

j =F*t

Ο τύπος διαστάσεων της δύναμης δίνεται από το [M1L1T-2]

Ο τύπος διαστάσεων του χρόνου δίνεται από [M0L0T1]

j =[M1L1T-2] * [M0L0T1]

=[M1L1T-1]

Επομένως, ο τύπος διαστάσεων της ώθησης δίνεται από το [M1L1T-1]

Διαστατικός τύπος σημασίας παρόρμησης

• Ο τύπος διαστάσεων της ώθησης μας βοηθά να κατανοήσουμε τη φυσική ορθότητα οποιασδήποτε εξίσωσης που περιλαμβάνει δύναμη.
• Μας βοηθά να κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ διαφορετικών φυσικών μεγεθών που περιλαμβάνουν ώθηση.
• Μας βοηθά στη μετατροπή μονάδων από μια φυσική ποσότητα σε άλλη.
• Σε οποιαδήποτε σχέση, οι σταθερές διαστάσεις μπορούν να βρεθούν χρησιμοποιώντας αυτήν την ανάλυση.

Η φόρμουλα της σημασίας της παρόρμησης

Η παρόρμηση παίζει ζωτικό ρόλο στη ζωή μας. Σε αθλητικές δραστηριότητες, ειδικά αθλήματα που σχετίζονται με ρίψη, η παρόρμηση είναι απαραίτητη. Οι αερόσακοι στα αυτοκίνητά μας έχουν σχεδιαστεί λαμβάνοντας υπόψη την ώθηση που πρόκειται να βιώσουμε. Για τον υπολογισμό της ώθησης σε όλες αυτές τις περιπτώσεις, απαιτείται ο τύπος της ώθησης.

Πραγματικές εφαρμογές παρόρμησης

Μερικές πραγματικές εφαρμογές στις οποίες μπορούμε να δούμε ώθηση παρατίθενται παρακάτω:

• Χτύπημα μπάλας του γκολφ
• Πέταγμα νομίσματος
• Αναπτύχθηκαν αερόσακοι στο αυτοκίνητο
• Χτύπημα της μπάλας με ρόπαλο στον αγώνα κρίκετ
• Εκκίνηση μοτοσικλέτας

Συμπέρασμα

Αυτό το άρθρο λειτουργεί εν συντομία ως ο τύπος των σημειώσεων ώθησης για το UPSC και εξηγεί τι είναι ώθηση, τον ορισμό, τον τύπο και τη σημασία του. Η ώθηση μπορεί να οριστεί ως ένας όρος στη φυσική που είναι ανάλογος της δύναμης. Αντιπροσωπεύεται από το «J» και εκφράζεται σε Newton-seconds. Συχνά αναφέρεται ως η ταχείας δράσης δύναμη που δρα για μικρό χρονικό διάστημα.