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摘要:本文主要讲述力及其单位的说明,以及表示方法等。通过分析说明,使力及其单位更易被理解。为在今后的工作使用中,能够正确被表示出来。
关键词:力;定义;单位
1)力的定义
力这一物理概念,在不同的范围内,不同的教科书和资料中,有各种不同的解释。诸如,物体之间的相互作用;改变物体运动状态的原因;物体的质量与其加速度之积;物体的动量对时间的变化率,等等。第一种说法比较通俗,是直观地解释力这一物理概念的,比较容易接受。第二种说法把作用在物体上的力和物体的运动状态(加速度)联系在一起,物体之所以能够改变运动状态,就是由于物体上有力的作用。第三种说法是第二种说法的具体化、公式化,是物理学中著名的牛顿第二定律。用公式来表达就是
F=ma
式中: F------作用在物体上的力;
m-----物体的质量;
a------物体所获得的加速度。
最后一种说法,是把应用的范围扩大了,把质量不再当作一个固定的常量,而是当作变量来考虑。因为当物体运动的速度接近或超过光速时,其物体的质量就不再是一个常量了,所以,用动量对时间的变化率
F=d(mv)/dt
来描述力就更恰当了。标准中就是给出的这种广义的定义。
如果物体运动速度比较低,质量m为常量,上式就演变成
F=mdv/dt=ma
即是以上第三种说法的表达式。通常情况下,都是用牛顿第二定律来描述力。
2)力的单位
在国际单位制中,力的单位是导出单位。推导单位的原则是一贯性原则,也称为系数为1的原则。遵照这一原则,根据牛顿第二定律(物理方程)就可以导出力的单位。把物理方程(F=ma)写成物理量方程
{F}[F]={m}[m]·{a}[a]
抽出其中的数字方程和系数
{F}={m}{a}
剩下的单位方程
[F]=[m][a]
就是力的单位方程。在国际单位制中,质量m的单位是千克(kg),加速度a的单位是米每二次方秒(m/s ),带入力的单位方程
[F]=kg·m/s
即是力的单位,称为千克米每二次方秒。这就是国际单位制中立的单位。
如果用系数为1的原则来确定力的单位也可以。根据牛顿第二定律,使质量为1kg的物体产生1 m/s 的加速度,所需要的力定为1个力的单位,即
[F]=1kg×1 m/s =1 kg·m/s
其单位的系数为1,是符合一贯性原则的。在标准中力的单位就是这样定义的。
力的单位是一个常用的重要的单位,对其给予一个专门名称是必要的。国际计量大会决定用牛顿(newton)作为力的单位名称国际符号位N,就是用符号N代表力的单位kg·m/s 。
3)SI中力的单位与工程单位制中立的单位的换算
在工程单位制中,力的单位是基本单位,其定义为:质量为1kg的物体在北纬45°海平面上所受的重力为1个力的单位,称作千克力,符号kgf。工程上常简写为kg。上述地点的重力加速度为9.80665 m/s (实际重力加速度与此有出入,在国际上把它定为标准重力加速度)。在国际单位制中,质量为1kg的物体获得9.80665 m/s 的加速度时,物体所受到的作用力
F=1kg×9.08665 m/s =9.08665N
就是说,工程单位制中1kgf相当于国际单位制中9.08665N。如果用等式表示,可以写成
1kgf=9.08665N
对于一般工程,取三位有效数字,即可满足要求,那么
1kgf=9.81N
如果允许有2﹪的误差时,就可以取
1kgf=10N
例如,原来说某汽车的牵引力为10t(10000kg),现在换成国际单位制中的力的单位,就是
10000×9.80665=98066.5N=98.0665kN
如果精度要求不高,原来10t的牵引力,大约相当于98.1kN的牵引力或100kN的牵引力。
结束语
由于力学在各部门应用的比较广泛,为了适应各部门的需要,它使用的单位和单位制就有灵活、多样的特点;由于力学对其他学科起着基础作用,其他学科使用的单位和单位制都是以力学的单位制为基础发展起来的,他们相互之间的依赖关系就比较明显。总之,力学的单位和单位制既有成熟、封闭的一面,又有灵活、多样的一面。其他学科的单位制对力学单位制来说,既有依赖的一面,又有独立的一面。
关键词:力;定义;单位
1)力的定义
力这一物理概念,在不同的范围内,不同的教科书和资料中,有各种不同的解释。诸如,物体之间的相互作用;改变物体运动状态的原因;物体的质量与其加速度之积;物体的动量对时间的变化率,等等。第一种说法比较通俗,是直观地解释力这一物理概念的,比较容易接受。第二种说法把作用在物体上的力和物体的运动状态(加速度)联系在一起,物体之所以能够改变运动状态,就是由于物体上有力的作用。第三种说法是第二种说法的具体化、公式化,是物理学中著名的牛顿第二定律。用公式来表达就是
F=ma
式中: F------作用在物体上的力;
m-----物体的质量;
a------物体所获得的加速度。
最后一种说法,是把应用的范围扩大了,把质量不再当作一个固定的常量,而是当作变量来考虑。因为当物体运动的速度接近或超过光速时,其物体的质量就不再是一个常量了,所以,用动量对时间的变化率
F=d(mv)/dt
来描述力就更恰当了。标准中就是给出的这种广义的定义。
如果物体运动速度比较低,质量m为常量,上式就演变成
F=mdv/dt=ma
即是以上第三种说法的表达式。通常情况下,都是用牛顿第二定律来描述力。
2)力的单位
在国际单位制中,力的单位是导出单位。推导单位的原则是一贯性原则,也称为系数为1的原则。遵照这一原则,根据牛顿第二定律(物理方程)就可以导出力的单位。把物理方程(F=ma)写成物理量方程
{F}[F]={m}[m]·{a}[a]
抽出其中的数字方程和系数
{F}={m}{a}
剩下的单位方程
[F]=[m][a]
就是力的单位方程。在国际单位制中,质量m的单位是千克(kg),加速度a的单位是米每二次方秒(m/s ),带入力的单位方程
[F]=kg·m/s
即是力的单位,称为千克米每二次方秒。这就是国际单位制中立的单位。
如果用系数为1的原则来确定力的单位也可以。根据牛顿第二定律,使质量为1kg的物体产生1 m/s 的加速度,所需要的力定为1个力的单位,即
[F]=1kg×1 m/s =1 kg·m/s
其单位的系数为1,是符合一贯性原则的。在标准中力的单位就是这样定义的。
力的单位是一个常用的重要的单位,对其给予一个专门名称是必要的。国际计量大会决定用牛顿(newton)作为力的单位名称国际符号位N,就是用符号N代表力的单位kg·m/s 。
3)SI中力的单位与工程单位制中立的单位的换算
在工程单位制中,力的单位是基本单位,其定义为:质量为1kg的物体在北纬45°海平面上所受的重力为1个力的单位,称作千克力,符号kgf。工程上常简写为kg。上述地点的重力加速度为9.80665 m/s (实际重力加速度与此有出入,在国际上把它定为标准重力加速度)。在国际单位制中,质量为1kg的物体获得9.80665 m/s 的加速度时,物体所受到的作用力
F=1kg×9.08665 m/s =9.08665N
就是说,工程单位制中1kgf相当于国际单位制中9.08665N。如果用等式表示,可以写成
1kgf=9.08665N
对于一般工程,取三位有效数字,即可满足要求,那么
1kgf=9.81N
如果允许有2﹪的误差时,就可以取
1kgf=10N
例如,原来说某汽车的牵引力为10t(10000kg),现在换成国际单位制中的力的单位,就是
10000×9.80665=98066.5N=98.0665kN
如果精度要求不高,原来10t的牵引力,大约相当于98.1kN的牵引力或100kN的牵引力。
结束语
由于力学在各部门应用的比较广泛,为了适应各部门的需要,它使用的单位和单位制就有灵活、多样的特点;由于力学对其他学科起着基础作用,其他学科使用的单位和单位制都是以力学的单位制为基础发展起来的,他们相互之间的依赖关系就比较明显。总之,力学的单位和单位制既有成熟、封闭的一面,又有灵活、多样的一面。其他学科的单位制对力学单位制来说,既有依赖的一面,又有独立的一面。