Что такое единица измерения силы?

Измерение — сила — тяжесть

Измерения силы тяжести под землей производятся в шахтах, штольнях, скважинах. Подземные гравиразведочные работы в шахтах были начаты в 1950 г. с вариометрами, а с 1956 г. они ведутся с гравиметрами. Основные задачи подземных работ следующие: 1) выярление рудных залежей, не обнаруженных бурением с поверхности и горнопроходческими работами; 2) определение элементов залегания и параметров рудных тел при разведке месторождений; 3) изучение структурно-тектонической обстановки в пределах и вне шахтного пространства; 4) определение средней плотности толщ горных пород.
 

Измерение силы тяжести производят специальными приборами — гравиметрами. В этом гравиметре упругая сила пружины ( К) уравновешивает притяжение маленького груза ( т) массой всей Земли. При переезде с одного пункта измерений в другой сила тяжести, как правило, меняется, а сила упругости пружины остается постоянной. Под действием этих сил груз в приборе занимает некоторое положение равновесия. При изменении силы тяжести груз должен несколько переместиться, чтобы занять новое положение равновесия. Мера перемещения груза ( риска R) и служит для определения силы тяжести.
 

Единицей измерения силы тяжести в системе СГС является дина ( дин) — сила, которая массе в 1 г сообщает ускорение, равное см-сек-2. Обычно измеряется не сама сила тяжести, а ускорение, сообщаемое этой силой массе в 1 г. Для единицы ускорения введено название гал — в честь ученого Галилея.
 

При измерениях силы тяжести на море вертикальные ускорения судна могут резко изменяться, но в изменениях скорости z не наблюдается больших скачков, величина z меняется плавно, а потому числитель формулы ( II.
 

При измерениях силы тяжести на самолете центробежный член iP / Ry поправки Этвеша должен обязательно учитываться. Если самолет летит со скоростью звука, то величина этого члена в поправке Этвеша превышает 1500 мгал.
 

Маятниковый способ измерения силы тяжести базируется на определении периода колебаний свободно качающегося маятника.
 

Известные методы измерений силы тяжести можно разделить на две группы: динамические и статические. При динамических методах наблюдается движение тела, а непосредственно измеряемой величиной является промежуток времени, в течение которого тело перемещается из одного фиксированного положения в другое.
 

Основным прибором для измерения силы тяжести является оборотный маятник. Такие измерения силы тяжести называют абсолютными.
 

Основным прибором для измерения силы тяжести является оборотный маятник.
 

Созданы гравиметры для измерений силы тяжести на борту судна. Набортные гравиметры типа ГМН-К используются для съемок в шельфовой зоне и региональных съемок в открытом океане. Чувствительная система гравиметра, выполненная из плавленого кварца по схеме сейсмографа Голицына, погружена в вязкую крем-нийорганическую жидкость, благодаря чему обеспечиваются температурная компенсация и регулируемое демпфирование. Стабилизация гравиметра в условиях морской качки осуществляется с помощью гиростабилизатора маятникового типа.
 

Методика и техника измерений силы тяжести на море осложняются наличием возмущающего ускорения движения судна, изменением наклона судна под действием качки, изменением центробежной силы за счет направления движения судна относительно направления вращения Земли.
 

Методика и техника измерений силы тяжести на море во многом аналогичны методике наземной гравиметрической съемки. Для проведения набортной гравиметрической съемки основными являются опорные пункты, созданные в портах, а в процессе съемки контроль за смещением нуль-пункта осуществляется повторными измерениями в одних и тех же точках, координаты которых определяют средствами радиогеодезии. Рядовые наблюдения начинают с измерений на опорном пункте, затем в течение эффективного интервала времени, при котором сползание нуль-пункта происходит линейно, проводят измерения по маршруту, после этого рейс заканчивают на ближайшем опорном пункте. Для снижения некоторых перечисленных помех наблюдения ведут с несколькими гравиметрами, показания каждого из которых усредняют на определенном временном интервале.
 

Различают два способа измерения силы тяжести: абсолютный и относительный. В последнем измеряют приращение Ag относительно значения g в нек-ром исходном пункте.
 

Определение массы М производится измерением силы тяжести Р М g, где g — ускорение силы тяжести. Это отклонение измеряется непосредственно с помощью предварительно проградуированной отсчет-ной шкалы.
 

Таблица 2

Жесткое значение на первом опорном пункте g_on1
=981 226.15. Цены делений при средней температуре звена 15.5
и значения g_on2
приведены в таблице 3:

Таблица
3.

Вычисления значений силы тяжести вести с точностью до сотых долей мгл. Порядок работы следующий:

1.Вычисляют приращения _D
g :

_D
g_i
= с (n_i
-n_o
) (4)

2.Абсолютное значение g_абс.
рассчитывают:

g_абсi
= g_on1
+_D
g_i
(5)

3.Вычисляют сползание нуль-пункта в течение рейса

P_{н.п. max}
= g_абс.on2
– g_on2
(6)

где g_абс.on2
абсолютное значение на ОП – 2, полученное в рейсе по формуле (5), g_on2
—известное жесткое значение на ОП – 2.

4.Определяют поправки за сползание нуль-пункта в каждой точке наблюдения (P_{н.п. i}
). Для этого на миллиметровке строят график зависимости сползания нуль-пункта от времени (рис. 1). По графику определяют поправки в каждой точке наблюдения. Поправку вводят с обратным знаком.

5.Вычисляют g_испрi
по формуле:

g_испрi
= g_абсi
+ P_н.п.i
(7)

6.Закончив вычисления, необходимо написать отчет, где приложить результаты по форме табл.1, указать номер варианта и ответить письменно на следующие вопросы:

Вопросы:

1.Нарисуйте примерный рельеф местности, по которой шел оператор (для Вашего варианта).

2.Как можно ввести поправку за сползание нуль-пункта без использования графика?

3.Предложите свой алгоритм вычислений (т.е. порядок вычислений), отличающийся от предложенного в работе. Проверьте его на примере табл. 6.

Содержание отчета:

1.Титульный лист.

2. Цель работы.

3. Вычислить приращения _D
g, абсолютное значение g_{абс. ,}
сползание нуль-пункта и заполнить таблицу 2.

4. Построить график и определить поправки в каждой точке наблюдения.

5. Ответить на вопросы.

Выводы

Повседневный Джоуль

Единица измерения величины силы в повседневной жизни — это:

• Энергия, необходимая для поднятия томата среднего размера на 1 метр (3 фута 3 дюйма). Предположим, масса помидора составляет приблизительно 100 г (3,5 унции).
• Энергия, выделяемая, когда тот же помидор падает на метр вниз.
• Энергия, необходимая для ускорения массы 1 кг за 1 м с-2 на расстояние 1 м.
• Тепло, необходимое для повышения температуры 1 г воды на 0,24 ° С.
• Обычная энергия, выделяемая человеком в состоянии покоя, каждые 1/60 с (приблизительно 17 мс).
• Кинетическая энергия от 50 кг человек (0,2 м / с или 0,72 км / ч).
• Кинетическая энергия теннисного мяча 56 г, движущегося со скоростью 6 м / с (22 км / ч).
• Кинетическая энергия объекта с массой 1 кг движется при√2 ≈ 1,4 м / с.
• Количество электричества, необходимое для освещения 1 Вт светодиода в течение 1 с.

Так как джоуль также является ватт-секундой, а общая единица продажи электроэнергии домам — это кВт-ч (киловатт-час), то кВт-ч, таким образом, составляет 1000 Вт × 3600 с = 3,6 МДж (мегаджоуля).

Применение динамометров

Измерители силы широко используются в транспорте, коммунальном хозяйстве, спорте и реабилитационной медицине, робототехнике, создании протезов, производстве весов, строительстве гидротехнических сооружений, испытании тяговых механизмов грузовых автомобилей, электро,- и тепловозов.

На заметку. Узнать о том, какой прибор служит для более точного измерения силы, можно на специализированных строительных, автомобильных или спортивных форумах, сайтах производителей и поставщиков подобных устройств. Также на данных информационных интернет ресурсах можно получить помощь в виде онлайн консультации по любому связанному с динамометрами вопросу.

Основными примерами повседневного использования динамометров являются:

• Обычные весы (электронные и аналоговые);
• Медицинские силомеры, используемые для определения усилия кистевого сжатия;
• Динамометрические (моментные) ключи, применяемые для затяжки резьбовых соединений с определенным усилием.

Знание того, каким прибором измеряют силу, позволяет не только взвешивать различные предметы с помощью безменов и весов, но и соблюдать усилия затяжки резьбовых соединений, производить определение состояния тонуса мышц рук.

Как измерить силу тока в цепи

Для измерения электрического тока в цепи куда удобнее использовать современные устройства – мультиметры или клещи, особенно для одноразовых операций. А вот стационарный амперметр подойдет для тех ситуаций, когда вы планируете постоянно контролировать силу тока, к примеру, для контроля заряда батарейки или аккумулятора в автомобиле.

Постоянного тока

Разрыв электрической цепи организовывается до начала измерений при отключенном напряжении. Даже в низковольтных цепях вы можете вызвать замыкание батарейки, которое моментально приведет к потере электрического заряда. Далее рассмотрим пример измерения в цепи постоянного тока с помощью мультиметра, для этого:

Рис. 2. Использование мультиметра для измерения постоянного тока

• подключите щупы к соответствующим вводам в тестер – черный в COM, красный в разъем с пометкой mA, A или 10A, в зависимости от устройства;
• при помощи «крокодилов» соедините щупы тестера с цепью измерения последовательно;
• установите переключателем нужный род тока и предел измерений;
• можете подключить нагрузку и произвести измерения, на дисплее мультиметра отобразится искомое значение.

Но заметьте, подключать мультиметр следует на короткий промежуток времени, так как он может перегреться и выйти со строя.

Переменного тока

Цепь переменного напряжения может измеряться как мультиметром, так и токоизмерительными клещами. Но, в связи с опасностью переменного бытового напряжения для жизни человека, эту процедуру целесообразнее выполнять клещами без измерительных щупов и без разрыва цепи.

Рис. 3. Использование клещей для измерения переменного тока

Для этого вам нужно:

• переключить ручку в положение переменных токов на нужную позицию нагрузки, если она изначально неизвестна, то сразу выбирают максимальный диапазон;
• нажать боковую скобу, которая разомкнет клещи;
• поместить внутрь клещей токоведущую жилу и отпустить кнопку.
• данные измерений отобразятся на дисплее, при необходимости их можно зафиксировать соответствующей кнопкой.

Производить измерения можно как на изолированных, так и на оголенных жилах. Но заметьте, в область обхвата должен попадать только один проводник, сразу в двух измерить не получится.

Текст

125385 Класс 42 с, 44 СССР ЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ейфец и Ю, А. Сливин СТРОЙСТВО Д ИЛ Ъ ТЯ ЖЕСТИ П РКОВ ЗМЕРЕНИ ОЩИ МАЯ П632694/ 1 оиовег аявлено б ию 1959 г. за открыт;й в Комитет по делам изобретений и1 инист 11 ов О. СРбретений1 за 1960 г. бликовано в БюллетенеИзвестные устройства и способы измерения силы тяжести при помощи маятников не обеспечивают точности более высокой, чем 1 лгл.Предлагаемое устройство лишено этого недостатка и обеспечивает более высокую точность измерений силы тяжести, в частности при производстве гравиметрических работ. До»тигается это тем, что в устройстве применен термостатированный штатив с осушенным воздухом, влажность которого измеряют при помощи точного гигрометра, а также арретир для маятников, обеспечивающий подвеску их на опорной площадке и позволяющий нивелировать штатив при неснятых с подвески маятниках, Повышение точности отсчетов периода и амплитуды колебаний маятника обеспечивается применением обтюраторов, приводимых во вращение синхронным двигателем, работающим от кварцевого генератора. Обтюраторы позволяют осуществить запись в виде фотограммы, на которой синусоиды разрывов наложены на синусоиды колебаний маятников, что дает возможность брать отсчеты амплитуды и периода колебаний вблизи от середины синусоиды, не определяя оси ее и не визируя вершины,Схема устройства арретира представлена на фиг. 1,Маятники 1 и 2 подвешены на опорной площадке 3, укрепленной на вертикальной стойке 4, опирающейся подшипником 6 на лскало 6. Арретирование и центрирование маятников производится при помощи маховичка 7, червяка 8 и шестерни 9, соединенной с лекалом 6. С маховичком 7 арретира связан также механизм, корректирующий посадку маятников в направлении лезвия ножа. Коррекция осуществляется в тот момент, когда подшипник 6 находится на горизонтальном участке лекала 6. Во время центрирования кулачки 10 приводят в поступательное движение штифты 11, оси которых параллельны лезвиям ножей. Зажим маятников для перевозки обеспечивается щечками 12 через систему, приводимую в движение маховичком 13. Устройство позволяет перевозить маятники в125386термосгатированном штативе с осушенным воздухом и нивелировать штатив при неснятых с арретира маятниках.Оптическая схема с примененными обтюраторами показана на фиг, 2, где обозначены цифрами; 14 — осветительная лампа; 15 — конденсатор; 1 б — диафрагма; 17 — 18 — обтюраторы, приводимые во врашение синхронным двигателем, работающим от кварцевого генератора;19 — призма; 20 — объектив; 21 — зеркало маятника; 22 — фокальная плоскость объектива. Обтюраторы позволяют осуществить запись на фотопленке в виде синусоид разрывов (светлые линии), наложенных на синусоиды колебаний маятников так, как это изображено на фиг 3. При этом создается возможность, не отыскивая середины синусоиды и не наводя микроскоп на ее вершины, с большой точностью определять отсчет амплитуды и периода колебаний маятника,Предмет изобретения1. Устройство для измерения силы тяжести при помощи маятников, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в ней применен термостатированный штатив с осушенным воздухом, влажность которого измеряют при помощи точного гигрометра, а также арретир для маятников, обеспечивающий подвеску их на опорной площадке и позволяющий нивелировать штатив при неснятых с подвески маятниках,2. Устройство по п. 1, отл ич а ющее с я тем, что, с целью повышения точности отсчета периода и амплитуды колебаний маятника, применены обтюраторы, приводимые во вращение синхронным двигателем, работающим от кварцевого генератора, обеспечивающие осуществление записи в виде фотограммы, на которой синусоиды разрывов наложены на синусоиды колебаний маятников, что позволяет брать отсчеты амплитуды и периода колебаний вблизи от середины синусоидов, не определяя оси ее и не визируя вершины ее, Л 12538 з125386 иг 2 Ф Комитет по делам изобретений и открытедактор Н. С, Кутафина при Совете Министров ССС 5 формационно-издательский отдел. Поди. и печ 3.1-60 г, ем 0,34 и. л. Зак. 11151 Тираж 380 Цена 50 коп. 1 ипо я Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР Москва, Петровка, 14.

Смотреть

Единицы измерения силы тока

По определению сила электрического тока I равна величине электрического заряда q, проходящего в единицу времени t, через поперечное сечение проводника:

$$ I={q\over t} $$

Единица измерения силы тока в системе СИ названа в честь французского физика Адре-Мари Ампера, внесшего огромный вклад в изучение электромагнитных явлений. В системе СИ эта единица является одной из семи основополагающих единиц измерения (метр, секунда, килограмм и др.).

Одно из открытий Ампера заключалось в обнаружении им силы взаимодействия между двумя проводниками, по которым идет электрический ток. На основании этого фундаментального факта в системе СИ величина тока в 1 А соответствует силе взаимодействия (отталкивания или притяжения) 0,0000002 H двух параллельных проводников, расположенных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга.

Кроме основной единицы измерения используются внесистемные единицы, которые могут быть как больше, так и меньше ампера:

• 1 мкА = 0,000001 А;
• 1 мА = 0,001 А;
• 1 кА = 1000 А.

Необходимо всегда помнить, что воздействие электрического тока представляет опасность для здоровья человека. Ток, величина которого превышает 0,05 А представляет собой смертельную опасность. При этом действие переменного тока существенно опаснее действия постоянного тока.

Принцип действия и история изобретения

Первым устройством для измерения силы были изобретенные в первой половине XVIII века весы. Самый простой пружинный измеритель был сконструирован только спустя 100 лет в 1830 году английским ученым Ричардом Солтером. Вслед за измерителями механическими в первой половине XX были изобретены гидравлические приборы. Более совершенные и точные электрические динамометры появились уже во время бурного развития полупроводниковых приборов во второй половине XX века.

Самый простой измеритель силы имеет следующее принципиальное устройство:

• Упругий силовой элемент – упругое тело, на которое напрямую воздействует измеряемая сила. Таким элементом могут быть стальная, обладающая высокой упругостью пружина, вода, различные датчики.
• Измеряющее устройство (аналоговое или цифровое) – жидкокристаллический дисплей, круглый градуированный циферблат или шкала, по которым перемещается подвижная стрелка.

Работает самый простой пружинный динамометр следующим образом:

1. На упругий силовой элемент – пружину воздействует измеряемая сила, вызывая его деформацию (растяжение).
2. Растягивающаяся пружина приводит в движение закрепленную на ней стрелку, которая, передвигаясь по вертикальной шкале, регистрирует величину приложенного к концу упругого элемента усилия.
3. После снятия усилия пружина сжимается, стрелка возвращается в исходное положение, соответствующее нулевому значению.

На заметку. Основой функционирования любого динамометра является закон Гука, гласящий, что величина возникающей в упругом теле деформации прямо пропорционально вызвавшему ее усилию.

Точность и корректность получаемых с помощью такого прибора данных гарантированы только при условии применения в его конструкции упругого тела, деформирующегося под воздействием внешней силы и принимающего после его прекращения исходное состояние.

К таким телам относятся всевозможные пружины, а также заключенные в цилиндры жидкости.