В этой статье объясняется, что такое формула силы и как рассчитать силу по ее формуле. Дополнительно вы найдете пошагово решенные упражнения по формуле силы.
Какова формула силы?
Формула силы : F=m·a, поэтому формула силы равна массе тела, умноженной на ускорение тела. Другими словами, чтобы вычислить силу, приложенную к телу или объекту, массу тела необходимо умножить на его ускорение.
В Международной системе единиц силы измеряются в ньютонах. А один ньютон равен одному килограмму, умноженному на один метр, разделенному на одну секунду в квадрате:
Следовательно, чтобы вычислить значение силы по формуле, массу объекта необходимо умножить в килограммах, а ускорение — в метрах, разделить на секунду в квадрате. То есть масса и ускорение должны быть выражены в единицах международной системы.
Формула силы следует из второго закона Ньютона, также называемого фундаментальным принципом динамики.
Пример формулы силы
Теперь, когда мы знаем математическую формулировку силы, давайте решим пример, чтобы полностью понять, как сила рассчитывается по формуле.
- Кресло-качалка массой 4 кг стоит на ровной гладкой поверхности. Внезапно стул толкается и приобретает линейное ускорение 6 м/с 2 . Пренебрегая трением, рассчитайте силу, действующую на тело.
Постановка задачи уже предоставляет нам данные, выраженные в Международной системе единиц, поэтому мы можем напрямую применить формулу для определения интенсивности силы:
Теперь подставляем в формулу значения массы плоти и ее ускорения и вычисляем силу:
Решенные упражнения формулы силы
Упражнение 1
На ровной поверхности у нас находится в равновесии предмет массой 11 кг. В данный момент к нему приложена сила, придающая ему ускорение 3 м/с 2 . Рассчитайте значение приложенной силы (пренебрегая трением).
Чтобы получить значение силы, приложенной к телу, необходимо воспользоваться общей формулой силы:
Итак, подставляем данные упражнения в формулу и вычисляем ее значение:
Упражнение 2
Какое ускорение будет иметь тело, если к телу массой 15 кг приложить силу 250 Н?
Для решения этой задачи нам также необходимо использовать формулу силы.
В данном случае мы знаем значение приложенной силы и массу тела, поэтому нам необходимо выделить из формулы ускорение, чтобы найти его значение:
Теперь подставим в выражение значения силы и массы и определим ускорение, приобретенное телом.
Упражнение 3
Автомобиль едет со скоростью 40 км/ч и водитель автомобиля видит, что перед ним авария. Если предположить, что автомобиль разобьется через 6 с, а вес автомобиля и водителя составляет 850 кг, какую силу должны приложить тормоза, чтобы вовремя остановить автомобиль?
Сначала мы преобразуем скорость автомобиля в единицы международной системы, используя коэффициент преобразования:
Теперь нам необходимо вычислить ускорение, которое должен иметь автомобиль, чтобы вовремя остановиться. Для этого воспользуемся формулой ускорения:
![a=\cfrac{v_f-v_i}{t_f-t_i}=\cfrac{0-11.11}{6-0}=-1.85 \ \cfrac{m}{s^2}[/ latex] Et une fois que l'on connaît la masse du système et l'accélération que doit prendre la voiture, on peut obtenir la force que doivent exercer les freins avec la formule de force : [latex]F=m\cdot a=850\cdot (-1,85)=-1572,5 \ N](https://physigeek.com/wp-content/ql-cache/quicklatex.com-1694107fa6e366f66dc20fb7a15ef705_l3.png "Rendered by QuickLaTeX.com")
Результирующая сила имеет отрицательный знак, поскольку ее необходимо приложить в направлении, противоположном движению автомобиля, чтобы остановить его.
Формулы для других сил
В физике существует множество типов сил, и некоторые из них рассчитываются по другим формулам. Ниже приведены формулы для наиболее важных сил.
- Формула силы веса , то есть силы, которую Земля оказывает на тело, представляет собой произведение силы тяжести (g = 9,81 м/с 2 ) и массы указанного тела.
- Формула гравитационной силы, возникающей между двумя телами, представляет собой произведение гравитационной постоянной (G=6,672·10 -11 Н·м 2 /кг 2 ) на массы двух тел, деленное на квадрат расстояния, разделяющего два тела. тело. боди.
- В формуле силы трения коэффициент трения умножается на нормальную силу.
- Формула силы упругости (или закон Гука) эквивалентна характеристической постоянной пружины, умноженной на изменение длины, испытываемое указанной пружиной.
- Формула центростремительной силы , то есть силы, толкающей тело по кривой, равна произведению массы тела на его скорость, квадрату радиуса кривизны.
- Формула электрической силы , с которой два заряда притягиваются или отталкиваются друг друга, равна постоянной закона Кулона (9·10 9 Н·м 2 /С 2 ), умноженной на значения электрических зарядов, разделенных на расстояние между в квадрате.
