Fizikteki ölçü birimleri, pratik problemlerin çözümünde önemli bir rol oynar. Onlar sayesinde, elde edilen sonucun doğruluğunu belirlemek ve bilinen bir standarda kıyasla nicel değerini anlamak mümkündür. Metre başına Newton ölçü birimi ile fiziksel bir niceliğin ne olduğunu makalede ele alalım.
Newton bir kuvvet birimidir
Her öğrenci Isaac Newton'un kim olduğunu ve klasik mekaniğin gelişimine ne gibi katkılar sağladığını bilir. Kesin olarak söyleyebiliriz ki, kuvvetleri inceleyen bir fizik dalı olarak dinamikler, tamamen büyük İngiliz bilim adamının yasaları üzerine kuruludur. Bu nedenle, uluslararası toplum, kuvvet birimini Newton (N) olarak adlandırmaya karar verdi. Bir Newton öyle bir kuvvettir ki, 1 kilogram ağırlığındaki bir cisme etki ederek ona 1 m/s'lik bir ivme olduğunu söyler2.
Newton kesinlikle her türden ana kuvvet birimidir. Ancak, uluslararası SI sisteminin yedi temel biriminden biri değildir. Olduğu gibikilogram (kütle ölçüsü), metre (uzaydaki uzaklık ölçüsü) ve saniye (zaman ölçüsü) olmak üzere 3 temel kavramla tanımlanır.
Metre başına Newton nedir?
Bir kuvvet ölçü birimi olarak "newton" kavramını tanıdıktan sonra, makalenin konusuna dönelim. Newton'un metre ile çarpımı kaçtır? Sorulan soruya hemen cevap veremeyenler için bu işlemi matematiksel olarak yazalım:
A=Fl
F kuvvetinin bir sonucu olarak, vücut bir l mesafesi hareket ederse, bu fiziksel niceliklerin çarpımı, hareketin yönü boyunca kuvvetin yaptığı işi verecektir.
İş bir enerji özelliğidir, joule (J) ile ölçülür. İşin tanımına göre bir joule, 1 Newtonluk bir kuvvetin bir cismi 1 metre hareket ettirirken harcayacağı enerjidir.
Fiziksel sürece bağlı olarak, hareketli cisimlere harcanan iş çeşitli enerji türlerine dönüştürülebilir. Örneğin, bir inşaat vinci bir beton levhayı kaldırırsa, yerçekimi alanındaki potansiyel enerjisi artar. Başka bir örnek: insanlar, sabit bir kuvvet uygulayarak bir arabayı bir süre iterler. Harcanan işin bir kısmı yuvarlanma sürtünme kuvvetinin üstesinden gelmeye ve bunun sonucunda termal enerjiye, diğer kısmı ise aracın kinetik enerjisini arttırmaya gider.
Yani metre başına Newton, joule denen bir iş birimidir.
Angüç
İşin yanı sıra bu birim aynı zamanda kuvvet momentini ölçmek için de kullanılır. İkincisi, işle aynı formülle tanımlanır, ancak bu durumda kuvvet, kuvvetin uygulama noktasından dönme eksenine olan mesafe olan l vektörüne bir açıyla yönlendirilir.
Kuvvet momentinin iş birimleriyle tanımlanmasına rağmen, öyle değildir. Ayrıca, bir dış kuvvetin sistemi bir eksen etrafında döndürme ve ona bir miktar açısal ivme kazandırma yeteneğini gösterdiği için tork olarak da adlandırılır. Kuvvet momenti, radyan cinsinden dönme açısı ile çarpılırsa, işi alırız. Ölçü birimi değişmeyecek.
Basınç birimi
Yazının konusu kapsamında fizikte basıncın nasıl ölçüldüğünü de ele alacağız. Bu bilime düşkün insanlar, pascal'ı SI'daki basıncı ölçmek için bir birim olarak adlandırarak, doğru cevabı çabucak vereceklerdir. Problemlerde ve uygulamada, her özel durumda kullanımı uygun olan diğer basınç birimleriyle sıklıkla karşılaşılır. Yani, yaygın: atmosfer, torr veya milimetre cıva ve çubuk. Her biri, uygun dönüştürme faktörü kullanılarak benzersiz bir şekilde Pascal'a çevrilir.
Kuvvetle yakından ilgili olduğu için baskıyı bu makale kapsamında ele alıyoruz. Tanım olarak basınç, yüzeye dik olarak etki eden kuvvetin bu yüzeyin alanına oranına eşit bir miktardır, yani:
P=F / S
Bu eşitlikten birim alırızNewton'u metrekare başına ölçün (N/m2). 1 N/m2barometreyi tasarlayan ve deniz seviyesine göre farklı yüksekliklerde atmosfer basıncını ölçen Fransız fizikçi Blaise Pascal'dan sonra pascal olarak adlandırılır.
Bir paskal çok küçük bir basınçtır. 100 mililitre distile su alıp 1 metrekarelik bir alana dağıtırsak değeri tahmin edilebilir. Örneğin, deniz seviyesindeki atmosferik basıncın yaklaşık 100.000 paskal olduğuna dikkat edin.
Bütünlük adına, Newton ölçü biriminin bir metrekare ile çarpımı olan niceliklerin fizikte bulunmadığını not ediyoruz.
Örnek problem
Cisim 5 saniyede belirli bir yükseklikten yeryüzüne düşerse yerçekiminin ne iş yaptığını belirlemek gerekir. Vücut ağırlığını bir kilograma eşit alın.
Yerçekimi şu formül kullanılarak hesaplanabilir:
F=mg=19, 81=9, 81 H
Vücudun düştüğü yüksekliği belirlemek için, başlangıç hızı olmadan eşit olarak hızlandırılmış hareket için formülü kullanmalısınız:
h=gt2 / 2=9,8152 / 2=122.625 m
Yerçekiminin yaptığı işi elde etmek için F ve h'yi çarpın:
A=Fh=9,81122.625 ≈ 1203 J
Yerçekimi, metre başına yaklaşık 1200 Newton veya 1,2 kilojul pozitif iş yaptı.
