Come Misurare la Forza

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In questo Articolo:Misurare la ForzaConcetti AvanzatiRiferimenti

La forza è un concetto importante della fisica ed è definita come un fattore che modifica la velocità di un oggetto o la sua direzione di movimento o di rotazione. Una forza può accelerare gli oggetti tirandoli o spingendoli. Il rapporto tra forza, massa e accelerazione è stato definito da Isaac Newton nella sua seconda legge del moto, che afferma che la forza di un oggetto è il prodotto tra la sua massa e accelerazione. Se vuoi sapere come misurare la forza, basta seguire questi passaggi.

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Misurare la Forza

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    Impara il rapporto tra forza, massa e accelerazione. La forza di un oggetto è semplicemente il prodotto della sua massa per la sua accelerazione. Questa relazione può essere definita dalla seguente formula: forza = massa x accelerazione. Qui ci sono alcune altre cose da tenere a mente su come si misura la forza:[1]
    • L'unità standard per la massa è chilogrammi (kg).
    • L'unità standard per l'accelerazione è m/s2.
    • L'unità standard per la forza è il newton (N). Il newton è un'unità derivata standard. 1N = 1 kg x 1 m/s2.
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    Misura la massa di un determinato oggetto. La massa di un oggetto è la quantità di materia che esso contiene. La massa di un oggetto non cambia mai, non importa su quale pianeta ci si trovi; mentre il peso varia a seconda della forza gravitazionale, la massa è la stesso sulla Terra e sulla Luna.[2] Nel sistema metrico, la massa può essere espressa in grammi o chilogrammi. Supponiamo di stare svolgendo un problema su di un camion che ha una massa di 1000 kg.
    • Per trovare la massa di un determinato oggetto, bisogna metterlo sul bilanciere o sulla bilancia a due piatti. In questo modo potrai calcolare la massa in chilogrammi o grammi.
    • Nel sistema inglese, la massa può essere espresso in libbre. Poiché anche la forza può essere espressa con la stessa unità, il termine "libbra-massa" è stato coniato per distinguere il suo utilizzo. Tuttavia, se si trova la massa di un oggetto utilizzando le libbre nel sistema inglese, è meglio convertirla in sistema metrico. Se conosci la massa di un oggetto in libbre, per convertirla in chilogrammi moltiplica semplicemente per 0,45.
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    Misura l’accelerazione dell'oggetto. In fisica, l'accelerazione è definita come una variazione di velocità vettoriale, cioè una velocità in una data direzione nell’unità di tempo. Oltre alla comune definizione di accelerazione come aumento di velocità, può significare che un oggetto sta rallentando o cambiando direzione. Proprio come la velocità, che può essere misurata con un tachimetro, l’accelerazione viene misurata con un accelerometro. Supponiamo che il camion di massa 1.000 kg acceleri di 3 m/s2.
    • Nel sistema metrico, la velocità è espressa in centimetri al secondo o metri al secondo, mentre l'accelerazione è espressa in centimetri al secondo al secondo (centimetri al secondo quadrato) o metri al secondo al secondo (metri al secondo quadrato).
    • Nel sistema inglese, un modo per esprimere velocità è piedi al secondo, quindi l'accelerazione può essere espressa in piedi al secondo quadrato.
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    Multiplica la massa dell’oggetto per la sua accelerazione. Questo è il valore della forza. È sufficiente inserire i numeri noti nell'equazione e si trova la forza dell'oggetto. Ricorda di indicare la tua risposta in newton (N).[3]
    • Forza = massa x accelerazione
    • Forza = 1000 kg x 3 m/s2
    • Forza = 3.000 N

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Concetti Avanzati

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    Puoi trovare la massa se conosci la forza e l'accelerazione, inserendole semplicemente nella stessa formula. Ecco come fare:
    • Forza = massa x accelerazione
    • 3 N = Massa x 3m/s2
    • Massa = 3 N / 3m/s2
    • Massa = 1 kg
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    Trova l’accelerazione se conosci la forza e la massa di un oggetto, semplicemente inserendole nella stessa formula. Ecco come fare:
    • Forza = massa x accelerazione
    • 10 N = 2 kg x Accelerazione
    • Accelerazione = 10 N / 2 kg
    • Accelerazione = 5m/s2
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    Trova l'accelerazione di un oggetto. Se vuoi trovare la forza di un oggetto, devi calcolare prima la sua accelerazione e sapere la sua massa. Tutto quello che devi fare è usare la formula per trovare l'accelerazione di un oggetto.[4]La formula è Accelerazione = (Velocità finale - Velocità iniziale) / Tempo.
    • Esempio: Un corridore raggiunge una velocità di 6 m/s in 10 secondi. Qual è la sua accelerazione?
    • La velocità finale è di 6 m/s. La velocità iniziale è 0 m/s. Il tempo è 10 s.
    • Accelerazione = (6 m/s - 0 m/s) / 10 s = 6/10 s = 0,6 m / s2

Consigli

  • Nota che il rapporto esistente tra forza, massa e accelerazione significa che un oggetto con massa bassa e alta accelerazione può avere la stessa forza di un oggetto con massa alta e bassa accelerazione.
  • Le forze possono avere nomi speciali a seconda di come si comportano su un oggetto. Una forza che provoca l’accelerazione positiva di un oggetto è definita “spinta”, mentre se provoca un rallentamento è chiamata “frenata”. Una forza che cambia il modo in cui un oggetto gira intorno al proprio asse è denominata “coppia”.
  • Il peso è l'espressione di una massa sottoposta all'accelerazione di gravità. Sulla superficie terrestre, questa accelerazione è di circa 9,8 metri al secondo al quadrato (9,80665) o 32 piedi al secondo al quadrato (32,174). Così, nel sistema metrico, una massa di 100 kg pesa circa 980 N e di 100 grammi pesa circa 0,98 N. Nel sistema inglese, massa e peso possono essere espressi nella stessa unità di misura, quindi 100 chili di massa (libbra-massa) pesa 100 libbre (libbra-forza). Perché una bilancia a molla misura la forza di gravità su un oggetto, in realtà misura il peso, non la massa. Nell’uso comune, non vi è alcuna distinzione, fintanto che l’unica gravità in esame è quella della superficie della Terra.
  • Così, una massa di 640 libbre-massa accelerando di 5 piedi al secondo quadrato esercita una forza approssimativa di 640 x 5 / 32, cioè 100 libbre-forza.
  • La massa può essere espressa in slug, che è uguale a 32,174 libbre-massa. Uno slug è la quantità di massa che 1 libbra-forza può accelerare di 1 piede al secondo quadrato. Quando si moltiplica la massa in slug per l’accelerazione in metri al secondo quadrato, la costante di conversione non viene utilizzata.
  • Una massa di 20 grammi che accelera di 5 centimetri al secondo quadrato trasporta una forza di 20 x 5 = 100 grammo-centimetri al secondo quadrato. Il grammo-centimetro al secondo quadrato è detto dyne.
  • Dividi il risultato per una costante di conversione se stai lavorando con le unità inglesi. Come abbiamo notato sopra, "libbra" può essere un'unità sia di massa sia di forza nel sistema inglese; quando viene utilizzato come unità di forza, si chiama "libbra-forza". La costante di conversione è 32,174 libbra-piedi per libbra-forza al secondo quadrato; 32,174 è il valore dell'accelerazione di gravità terrestre in metri al secondo quadrato. Per semplificare i calcoli, possiamo arrotondare a un valore di 32.
  • Una massa di 150 kg che accelera a 10 metri al secondo quadrato esercita una forza di 150 x 10 = 1.500 kg-metri al secondo quadrato. Un chilogrammo metro al secondo quadrato è chiamato newton.

Cose che ti Serviranno

  • Bilancia semplice o a molla
  • Accelerometro
  • Matita e carta o calcolatrice

Informazioni sull'Articolo

Questo articolo è stato scritto in collaborazione con il nostro team di editor e ricercatori esperti che ne hanno approvato accuratezza ed esaustività.

Categorie: Fisica

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