图11
力 = 质量 x 加速度,数学式为F=ma
F = 2500 kg x 9.81 m/s2
F = 24525 kg·m/s2
F = 24525 N
我们继续往下看,牛顿是衡量力大小的单位。表示这个力能改变某一质量块的运动(加速、减速、运动方向的改变)的快慢程度
- 如果你想快速改变质量为100kg的物体的速度,那就需要对其施加很大的力。
- 如果你想快速改变质量10kg的物体的速度,那就需要对其施加中等的力。
- 如果你想慢慢地、逐渐地改变质量100kg的物体的速度,那就需要对其施加中等的力。
- 如果你想慢慢地、逐渐地改变质量10kg的物体的速度,那就需要对其施加很小的力。
力矩是用来衡量旋转力的大小的物理量。
有很多方法可以产生旋转力。最常见的就是如图13所示,你手去拧螺栓了。
为了计算出图12中的力矩,我们需要计算出施加给扳手的合力的大小,以及力臂的长度。
图12
力矩 = 力 x 力臂
力矩 = 15 newtons x 0.2 meters
力矩 = 3 newton-meters(Nm)
综上,施加于老虎钳上的力矩是3Nm。记住,力矩的单位是Nm。
4、功当力施加于某一物体时,物体会改变其原先的运动状态,与此同时,该物体会得到或损失一部分能量。为了衡量这部分能量的大小,我们引入功的概念。
如果力作用于物体之上,并没有改变物体的运动状态,那就说明没有发生能量的传递,也就是该力没有对物体做功。看看图13能给你什么启发?
图13
想要计算出功的大小,你必须知道以下两个量:
- 力的大小
- 物体运动的距离
让我们举个例子,如图14所示,向上举升15kg的质量块到4米高的位置。为了是描述简单,我们取重力加速度的值为10m/s2
图14
力F = 质量m x 加速度a
F = 15kg x 10 m/s2
F = 150 newtons
功W = 力F x 距离S
W = 150 newtons x 4 meters
W = 600 joules
功的单位是焦耳J。1J是指1N的力施加于质量块上,使质量块移动1m所做的功。
虽然我们用焦耳来衡量力对物体做的功,但是焦耳也同样可以表示物体所蕴含的能量的大小。就比如,食物、燃料汽油等所含的能量我们都用焦耳表示。其实两者并不矛盾,因为力对物体做功,也是物体中能量的相互传递的过程。
5、功率功率是指单位时间内力对物体所做的功。它的单位是J/s,也是我们所熟知的瓦特w。
瓦特这个单位是以蒸汽机的发明者James Watt的名字来命名的,下面放一张伟人的头像,供大家膜拜。