Что значит ньютоны метры

Единицы измерения ньютон на метр и ньютон на метр квадратный. Пример задачи

Единицы измерения в физике играют важную роль при решении практических задач. Благодаря ним можно определить правильность полученного результата и понять его количественную величину в сравнении с известным стандартом. Рассмотрим в статье, что представляет собой физическая величина с единицей измерения ньютон на метр.

Ньютон — единица силы

Каждый школьник знает, кто такой Исаак Ньютон и какой вклад он внес в развитие классической механики. Со стопроцентной уверенностью можно сказать, что динамика, как изучающий силы раздел физики, полностью построена на законах великого английского ученого. Поэтому международным сообществом было принято решение назвать единицу измерения силы ньютоном (Н). Один ньютон — это такая сила, которая, действуя на тело массой 1 килограмм, сообщает ему ускорение 1 м/с 2 .

Ньютон является главной единицей измерения силы абсолютно любого вида. Тем не менее она не входит в число семи базовых единиц международной системы СИ. Как было сказано, она определяется через 3 другие базовые понятия — килограмм (мера массы), метр (мера расстояния в пространстве) и секунда (мера времени).

Что такое ньютон на метр?

Познакомившись с понятием «ньютон» как единицы измерения сил, вернемся к теме статьи. Какая величина получится, если ньютон умножить на метр? Для тех, кто сразу не может ответить на поставленный вопрос, запишем в математическом виде эту операцию:

Если в результате действия силы F тело перемещается на расстояние l, то произведение этих физических величин даст работу, совершенную силой вдоль направления перемещения.

Работа представляет собой энергетическую характеристику, она измеряется в джоулях (Дж). Один джоуль, в соответствии с определением работы, это такая энергия, которую затратит сила в 1 ньютон при перемещении тела на 1 метр.

В зависимости от физического процесса затраченная на перемещение тел работа может переходить в различные виды энергии. Например, если строительный кран поднимает бетонную плиту, то ее потенциальная энергия в поле силы тяжести увеличивается. Другой пример: люди, прикладывая постоянную силу, в течение некоторого времени толкают машину. Часть затраченной работы идет на преодоление силы трения качения и, как следствие, переходит в тепловую энергию, другая ее часть идет на увеличение кинетической энергии транспортного средства.

Таким образом, ньютон на метр — это единица работы, которая называется джоуль.

Момент силы

Помимо работы, указанная единица также используется для измерения момента силы. Последний описывается той же самой формулой, что и работа, однако сила в данном случае направлена под некоторым углом к вектору l, который представляет собой расстояние от точки приложения силы до оси вращения.

Несмотря на то что момент силы описывается в единицах работы, ею он не является. Его называют также крутящим моментом, поскольку он показывает возможность внешней силы совершить поворот системы вокруг оси и придать ей некоторое угловое ускорение. Если момент силы умножить на угол поворота в радианах, то мы получим работу. Единица измерения при этом не изменится.

Единица давления

В рамках темы статьи также рассмотрим, в чем измеряется давление в физике. Увлекающиеся этой наукой люди дадут быстро правильный ответ, назвав паскаль как единицу для измерения давления в СИ. В задачах и на практике часто встречаются другие единицы давления, которые удобно использовать в каждом конкретном случае. Так, широко распространены: атмосфера, торр или миллиметр ртутного столба и бар. Каждая из них однозначно переводится в паскали, если воспользоваться соответствующим переводным коэффициентом.

Мы рассматриваем давление в рамках темы данной статьи потому, что оно тесным образом связано с силой. По определению давление — это величина, равная отношению действующей перпендикулярно поверхности силы к площади этой поверхности, то есть:

Из этого равенства получаем единицу измерения ньютон на метр квадратный (Н/м 2 ). Величина 1 Н/м 2 называется паскалем в честь французского физика Блеза Паскаля, который сконструировал барометр и измерил им атмосферное давление на разных высотах относительно уровня моря.

Один паскаль — это очень маленькое давление. Его величину можно представить, если взять 100 миллилитров дистиллированной воды и распределить ее по площади 1 метр квадратный. Для примера отметим, что атмосферное давление на уровне моря приблизительно равно 100 тысячам паскалей.

Для полноты отметим, что величины с единицей измерения ньютон, умноженной на метр квадратный, в физике не существует.

Пример задачи

Необходимо определить, какую работу совершила сила тяжести, если тело упало с некоторой высоты на поверхность земли за 5 секунд. Массу тела принять равной одному килограмму.

Силу тяжести рассчитать можно по формуле:

Чтобы определить высоту, с которой тело упало, следует воспользоваться формулой для равноускоренного перемещения без начальной скорости:

h = g * t 2 / 2 = 9,81 * 5 2 / 2 = 122,625 м

Чтобы получить работу силы тяжести, следует умножить величины F и h:

A = F * h = 9,81 * 122,625 ≈ 1203 Дж

Сила тяжести совершила положительную работу приблизительно 1200 ньютонов на метр, или 1,2 килоджоуля.

Источник

Что такое ньютон-метры в автомобиле, и почему крутящий момент так важен?

При покупке машины многие автолюбители обращают внимание только на количество лошадиных сил под капотом. Но, на самом деле, это далеко не самый важный параметр в двигателе. Намного важнее не число лошадей, а количество ньютов крутящего момента, так как именно он и отвечает за динамику разгона. Что же такое крутящий момент?

Вспоминаем физику

Из школьных уроков физики можно припомнить, что крутящий момент – это некая сила, приложенная к рычагу, которую умножили на длину этого самого рычага. В двигателях крутящим моментом считается сила, с которой вращается коленчатый вал. Чем она выше, тем соответственно выше и крутящий момент. Он напрямую зависит от скорости вращения коленвала и постепенно нарастает вместе с увеличением оборотов. Однако этот рост не постоянен; увеличивая обороты мотора, мы увеличиваем и механические потери на трение во всех подвижных частях. В результате на максимальных оборотах крутящий момент начинает снижаться.

Зачем нужна мощность?

Под мощностью подразумевают некую совершённую работу за единицу времени. В моторах под этой работой подразумевают как раз крутящий момент. Таким образом, мощность двигателя – это количество «крутящих моментов» за единицу времени. Получается, оба эти параметры неразрывно связаны между собой. Чтобы посчитать мощность мотора в киловаттах, достаточно умножить текущий крутящий момент на текущее количество оборотов и разделить на 9549. Таким образом, крутящий момент показывает то, какая мощность доступна при определённых оборотах, соответственно, чем больше этого момента, тем лучше.

Именно крутящий момент отвечает в автомобиле за динамику разгона и за тяговые возможности. Поэтому при выборе автомобиля обязательно смотрите не только на лошадиные силы, но и на крутящий момент. Мощность влияет только на максимальную скорость автомобиля, а не на то, как быстро он её достигнет. Поэтому, если вам нужен тяговитый двигатель, то лучше всего присмотреться к дизелям, у них намного больше крутящего момента, по сравнению с бензиновыми моторами.

Источник

avtoexperts.ru

Каждый двигатель внутреннего сгорания рассчитан на определенную максимальную мощность, которую он может выдавать при наборе определенного количества оборотов коленчатого вала. Однако помимо максимальной мощности существует еще и такая величина в характеристике двигателя, как максимальный крутящий момент, достигаемый на оборотах отличных от оборотов максимальной мощности.

Что же означает понятие крутящий момент?

Говоря научным языком, крутящий момент равен произведению силы на плечо ее применения и измеряется в ньютон — метрах. Значит если к гаечному ключу длиной 1 метр (плечо), приложить силу в 1 Ньютон (перпендикулярно на конце ключа), то мы получим крутящий момент равный 1 Нм.

Для наглядности. Если гайка затянута с усилием 3 кгс, то для ее откручивания придется к ключу с длиной плеча в 1 метр приложить усилие 3 кг. Однако, если на ключ длиной 1 метр надеть дополнительно 2-х метровый отрезок трубы, увеличив тем самым рычаг до 3 метров, то тогда для отворачивания этой гайки потребуется лишь усилие в 1 кг. Так поступают многие автолюбители при откручивании колесных болтов: либо добавляют отрезок трубы, а за неимением такового просто надавливают на ключ ногой, увеличив тем самым силу приложения к баллонному ключу.

Так же если на рычаг метровой длины повесить груз равный 10 кг, то появится крутящий момент равный 10 кгм. В системе СИ это значение (перемножается на ускорение свободного падения — 9,81 м/см2) будет соответствовать 98,1 Нм.

Результат всегда един — крутящий момент, это произведение силы на длину рычага, стало быть, нужен либо длиннее рычаг, либо большее количество прикладываемой силы.

Все это хорошо, но для чего нужен крутящий момент в автомобиле и как его величина влияет на его поведение на дороге?

Мощность двигателя лишь косвенно отражает тяговые возможности мотора, и ее максимальное значение проявляется, как правило, на максимальных оборотах двигателя. В реальной жизни в таких режимах практически никто не ездит, а вот ускорение двигателю требуется всегда и желательно с момента нажатия на педаль газа. На практике одни автомобили уже с низких оборотов (с низов) ведут себя достаточно резво, другие напротив предпочитают лишь высокие обороты, а на низах показывают вялую динамику.

Так у многих возникает масса вопросов, когда они с авто с бензиновым мотором мощностью 105-120 л.с. пересаживаются на 70-80 – сильный дизель, то последний с легкостью обходит машину с бензиновым мотором. Как такое может быть?

Связано это с величиной тяги на ведущих колесах, которая различна для этих двух автомобилей. Величина тяги напрямую зависит от произведения таких показателей как, величины крутящего момента, передаточного числа трансмиссии, ее КПД и радиуса качения колеса.

Как создается крутящий момент в двигателе

В двигателе нет метровых рычагов и грузов, и их заменяет кривошипно-шатунный механизм с поршнями. Крутящий момент в двигателе образуется за счет сгорания топливо — воздушной смеси, которая расширяясь в объеме с усилием толкает поршень вниз. Поршень в свою очередь через шатун передает давление на шейку коленчатого вала. В характеристике двигателя нет значения плеча, но есть величина хода поршня (двойное значение радиуса кривошипа коленвала).

Для любого мотора крутящий момент рассчитывается следующим образом. Когда поршень с усилием 200 кг двигает шатун на плечо 5 см, появляется крутящий момент 10 кГс или 98,1Нм. В данном случает для увеличения крутящего момента нужно либо увеличить радиус кривошипа, или же увеличить давление расширяющихся газов на поршень.

До определенной величины можно увеличить радиус кривошипа, но будут расти и размеры блока цилиндров как в ширину, так и в высоту и увеличивать радиус до бесконечности невозможно. Да и конструкцию двигателя придется значительно упрочнять, так как будут нарастать силы инерции и другие отрицательные факторы. Следовательно, у разработчиков моторов остался второй вариант – нарастить силу, с которой поршень передает усилие для прокручивания коленвала. Для этих целей в камере сгорания нужно сжечь больше горючей смеси и к тому же более качественно. Для этого меняют величину и конфигурацию камеры сгорания, делают «вытеснители» на головках поршней и повышают степень сжатия.

Однако максимальный момент доступен не на всех оборотах мотора и у различных двигателей пик момента достигается на различных режимах. Одни моторы выдают его в диапазоне 1800- 3000 об/мин, другие на 3000-4500 об/мин. Это зависит от конструкции впускного коллектора и фаз газораспределения, когда эффективное наполнение цилиндров рабочей смесью происходит при определенных оборотах.

Наиболее простое решение для увеличения крутящего момента, а следовательно и тяги, это применение турбо или механического наддува, либо применение их в комплексе. Тогда крутящий момент можно уже использовать с 800-1000 об/мин, т.е. практически сразу при нажатие на педаль акселератора. К тому же это закрывает такую проблему, как провалы при наборе скорости, так как величина КМ становится практически одинакова во всем диапазоне оборотов двигателя. Достигается это различными путями: увеличивают количество клапанов на цилиндр, делают управляемыми фазы газораспределения для оптимизации сгорания топлива, повышают степень сжатия, применяют выпускной коллектор по формуле 1-4 -2-3, в турбинах применяют крыльчатки с изменяемым и регулируемым углом атаки лопаток и т.д.

Источник

Ньютон (единица измерения)

Ньютон — производная единица. Исходя из второго закона Ньютона она определяется как сила, изменяющая за 1 с скорость тела массой 1 кг на 1 м/с в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с 2 .

Единица названа в честь английского физика Исаака Ньютона, открывшего законы движения и связавшего понятия силы, массы и ускорения. В своих работах, однако, Исаак Ньютон не вводил единиц измерения силы и рассматривал её как абстрактное явление. [1] Измерять силу в ньютонах стали спустя более чем два века после смерти великого учёного, когда была принята система СИ.

Содержание

Связь с другими единицами

С другими единицами измерения силы ньютон связывают следующие выражения:

• 1 Н = 10 5 дин.
• 1 Н ≈ 0,10197162 кгс.
• 1 Н = 10 −3 стен.
• 1 Н ≈ 8,262619·10 −45 F_p.
• 1 Н ≈ 0,224808943 lbf.
• 1 Н ≈ 7,233013851 pdl.

Кратные и дольные единицы

Десятичные кратные и дольные единицы образуют с помощью стандартных приставок СИ.

Кратные				Дольные
величина	название	обозначение		величина	название	обозначение
10 1 Н	деканьютон	даН	daN	10 −1 Н	дециньютон	дН	dN
10 2 Н	гектоньютон	гН	hN	10 −2 Н	сантиньютон	сН	cN
10 3 Н	килоньютон	кН	kN	10 −3 Н	миллиньютон	мН	mN
10 6 Н	меганьютон	МН	MN	10 −6 Н	микроньютон	мкН	µN
10 9 Н	гиганьютон	ГН	GN	10 −9 Н	наноньютон	нН	nN
10 12 Н	тераньютон	ТН	TN	10 −12 Н	пиконьютон	пН	pN
10 15 Н	петаньютон	ПН	PN	10 −15 Н	фемтоньютон	фН	fN
10 18 Н	эксаньютон	ЭН	EN	10 −18 Н	аттоньютон	аН	aN
10 21 Н	зеттаньютон	ЗН	ZN	10 −21 Н	зептоньютон	зН	zN
10 24 Н	йоттаньютон	ИН	YN	10 −24 Н	йоктоньютон	иН	yN
применять не рекомендуется

Примеры

Описание	Значение
Сила, действующая на электрон со стороны ядра атома водорода	3,6967·10 −10 Н
Сила, которая давила бы на солнечный парус спутника Космос 1 в случае его успешного запуска	3,5343·10 −3 Н
Вес тела массой 102 г (т. е. сила гравитации, действующая на это тело на поверхности Земли)	1 Н
Сила притяжения, действующая на человека массой 70 кг	686 Н
Суммарная сила давления воздуха на тело человека [2] (при нормальных условиях)	202 650 Н

Примечания

1. ↑Механика Ньютона. Марио Льоцци
2. ↑ Площадь тела человека приближённо принята за 2 м²

Единицы СИ Основные единицы Ампер · Кандела · Кельвин · Килограмм · Метр · Моль · Секунда Производные единицы Беккерель · Ватт · Вебер · Вольт · Генри · Герц · Градус Цельсия · Грей · Джоуль · Зиверт · Катал · Кулон · Люкс · Люмен · Ньютон · Ньютон-метр · Ом · Паскаль · Радиан · Сименс · Стерадиан · Тесла · Фарад Астрономическая единица · Гектар · Градус дуги · Дальтон (Атомная единица массы) · День · Децибел · Литр · Минута · Минута дуги · Непер · Секунда дуги · Тонна · Час · Электронвольт
Атомная система единиц · Природная система единиц См. также Приставки СИ · Система физических величин · Преобразование единиц · Новые определения СИ · История метрической системы Книга:СИ · Категория:Единицы СИ

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Ньютон (единица измерения)» в других словарях:

Ньютон (единица) — Ньютон (обозначение: Н, N) единица измерения силы в системе СИ. 1 ньютон равен силе, сообщающей телу массой 1 кг ускорение 1 м/с² в направлении действия силы. Таким образом, 1 Н = 1 кг·м/с². Единица названа в честь английского физика Исаака… … Википедия

Единица измерения Сименс — Сименс (обозначение: См, S) единица измерения электрической проводимости в системе СИ, величина обратная ому. До Второй мировой войны (в СССР до 1960 х годов) сименсом называлась единица электрического сопротивления, соответсвующая сопротивлению … Википедия

Тесла (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Тесла. Тесла (русское обозначение: Тл; международное обозначение: T) единица измерения индукции магнитного поля в Международной системе единиц (СИ), численно равная индукции такого… … Википедия

Зиверт (единица измерения) — Зиверт (обозначение: Зв, Sv) единица измерения эффективной и эквивалентной доз ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ), используется с 1979 г. 1 зиверт это количество энергии, поглощённое килограммом… … Википедия

Беккерель (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Беккерель. Беккерель (обозначение: Бк, Bq) единица измерения активности радиоактивного источника в Международной системе единиц (СИ). Один беккерель определяется как активность источника, в… … Википедия

Сименс (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Сименс. Сименс (русское обозначение: См; международное обозначение: S) единица измерения электрической проводимости в Международной системе единиц (СИ), величина обратная ому. Через другие… … Википедия

Паскаль (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Паскаль (значения). Паскаль (обозначение: Па, международное: Pa) единица измерения давления (механического напряжения) в Международной системе единиц (СИ). Паскаль равен давлению… … Википедия

Грей (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Грей. Грей (обозначение: Гр, Gy) единица измерения поглощённой дозы ионизирующего излучения в Международной системе единиц (СИ). Поглощённая доза равна одному грею, если в результате… … Википедия

Вебер (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Вебер. Вебер (обозначение: Вб, Wb) единица измерения магнитного потока в системе СИ. По определению, изменение магнитного потока через замкнутый контур со скоростью один вебер в секунду наводит в… … Википедия

Генри (единица измерения) — У этого термина существуют и другие значения, см. Генри. Генри (русское обозначение: Гн; международное: H) единица измерения индуктивности в Международной системе единиц (СИ). Цепь имеет индуктивность один генри, если изменение тока со скоростью… … Википедия

Источник