Měření síly je to základní fyzikální princip, který umožňuje určit dopad objektu na jiný. Sílu lze měřit různými způsoby, včetně měření pomocí siloměru nebo dokonce jen rukama. Mnoho z nás však zná pouze sílu měřenou v Newtonech. V tomto článku se podíváme na 7 alternativních způsobů měření síly, které lze použít v praxi.
První způsob - měření tlaku. Tlak je síla rozložená na plochu. Při měření tlaku lze použít manometr nebo barometr. Manometr se používá k měření tlaku v uzavřeném systému, například v pneumatikách vozidla. Barometr se zase používá k měření atmosférického tlaku.
Druhý způsob - měření třecí síly. Třecí síla vzniká při kontaktu dvou těles a brání jejich pohybu vůči sobě navzájem. Sílu tření lze změřit pomocí dynamometru, který umožňuje měřit sílu potřebnou k pohybu objektu po určitém povrchu.
Třetí způsob - měření momentu síly. Moment síly je točivý moment, který vzniká působením síly na rameno. Měření momentu síly lze provést pomocí dynamometru nebo speciálního zařízení zvaného torkometr. Torkometr umožňuje měřit moment síly působící na rotující těleso.
Čtvrtý způsob - měření elektrické síly. Elektrická síla interakce vzniká v přítomnosti elektrických nábojů. Měření elektrické síly lze provést pomocí elektrostatického dynamometru, který umožňuje měřit sílu vznikající interakcí dvou elektrických nábojů.
Pátý způsob - měření hydrodynamické síly. Hydrodynamická síla vzniká při pohybu kapalin nebo plynů. Měření hydrodynamické síly lze provádět pomocí hydrostatické dynamometrie, která využívá zařízení s korkem ponořeným do kapaliny nebo plynu.
Šestý způsob - měření síly magnetického pole. Magnetická síla vzniká při interakci magnetických polí těles. měření síly magnetického pole lze provést pomocí magnetometru nebo speciálního zařízení zvaného gaussmetr.
Sedmý způsob - měření síly zvuku. Zvuková síla je síla, kterou uši zažívají při vnímání zvuku. Měření síly zvuku lze provést pomocí fonometru, který umožňuje měřit intenzitu zvuku v daném bodě.
Použití páky k určení síly
Moment síly se vypočítá podle vzorce:
Kde M je moment síly, F je aplikovaná síla a R je vzdálenost od osy rotace k bodu aplikace síly.
Chcete-li změřit sílu pomocí páky, musíte znát hodnotu momentu síly a také vzdálenost od osy otáčení k bodu aplikace síly. Změnou délky páky nebo vzdálenosti od osy otáčení k bodu aplikace síly lze změnit sílu.
Použití páky ve vědeckém a inženýrském výzkumu umožňuje měřit sílu v různých podmínkách. Páky se používají všude, od stavebnictví a dopravy až po lékařský výzkum a výrobu. Díky páce mohou fyzici a inženýři měřit sílu s vysokou přesností bez použití Newtonu nebo jiných zařízení.
Studium odolnosti materiálů pro měření síly
K tomu se používají různé metody, jako jsou:
- Zkouška pevnosti: sílu lze měřit určením maximálního zatížení, které Materiál unese, aniž by byl zničen. Tato metoda je založena na předpokladu, že maximální zatížení je mírou síly materiálu.
- Měření deformace: sílu lze měřit měřením změn velikosti nebo tvaru materiálu působením vnější síly. Jedním z nejběžnějších způsobů měření deformace je použití deformačního senzoru.
- Analýza protažení: sílu lze měřit analýzou roztažení materiálu při aplikaci síly. Tato metoda je založena na hookově zákonu, který vytváří lineární závislost mezi silou a deformací materiálu.
- Zkouška ohybu: sílu lze měřit testováním materiálu na ohýbání. Změna tvaru materiálu při ohýbání je ukazatelem síly, která na něj působí.
- Zkouška posunu: sílu lze měřit určením síly potřebné k posunu částí materiálu vůči sobě navzájem. Tato metoda se používá například při zkoumání třecí síly.
- Měření elastických vlastností: sílu lze měřit analýzou elastických vlastností materiálu. Pružnost materiálu je indikátorem jeho schopnosti obnovit a zachovat tvar a velikost při působení síly.
- Srovnání s referencí: sílu lze měřit porovnáním síly působící na zkoumaný objekt se známou referenční silou. Tato metoda je založena na porovnávání a porovnávání mezi dvěma silami.
Každá z těchto metod má své výhody a omezení a volba metody závisí na konkrétní situaci a požadované přesnosti měření.