Istnieje kilka metod pomiaru siły. Siłę można zmierzyć za pomocą przyspieszenia masy, jak również za pomocą dynamometru sprężynowego. W celu określenia siły występującej między dwoma ciałami niezbędny jest pomiar siły, którego można dokonać za pomocą urządzeń technicznych.
Jak zmierzyć siłę? – pomiar siły poprzez określenie przyspieszenia
W fizyce siła jest rozumiana jako efekt zewnętrzny, który przyspiesza poruszające się ciało lub je deformuje. Przykładowo, aby określić wagę, używany jest ogólny czujnik siły, przetwornik siły lub prosta waga. Czasami urządzenia te są określane jako dynamometry (nazwa pochodzi od greckiego słowa „dynamis” oznaczającego siłę).
Aby móc określić siłę działającą na poruszające się ciało, należy znać jego masę i zmierzyć zmianę prędkości w przedziale czasu. Zmiana prędkości w przedziale czasu powoduje przyspieszenie a, które wstawia się do wzoru z drugiego prawa Newtona (prawa siły) F = m · a. Oznacza to, że wielkość siły F jest proporcjonalna do przyspieszenia ciała o masie m.
Pomiar siły za pomocą sprężyny
Popularną metoda pomiaru siły jest pomiar przy użyciu siły odkształcenia. Elementem używanym do tego pomiaru jest sprężyna śrubowa, która jest tworzona przez nawijanie sztywnego drutu. Im bardziej jest rozrywany lub skręcany, tym silniejsza jest jego siła (siła sprężyny F), z jaką przeciwstawia się deformacji.
Po ponownym zwolnieniu powraca do swojej naturalnej, pierwotnej długości, pod warunkiem, że odkształcenie nie przekroczy pewnej granicy. Poniżej tej granicy siła sprężyny jest proporcjonalna do zmiany długości. Zależność tę opisuje prawo Hooke’a (F = D · Δl), które określa wpływ siły na ciało sprężyste.
Stały iloraz przyrostu długości i przyrostu siły
Sprężyna do pomiaru siły ma swój własny ciężar o ciężarze F0 i długości x0 bez żadnego obciążenia zewnętrznego. Jeżeli sprężyna jest obciążona w taki sposób, że działa na nią siła obejmująca jej własny ciężar, zostaje ona rozciągnięta do długości x. Doświadczenia fizyczne pokazują, że iloraz przyrostu długości i przyrostu siły jest stały. Ta stała nazywana jest stałą sprężyny lub twardością sprężyny D.
Ponieważ każda siła rozciągająca wyraźnie odpowiada pewnemu rozciągnięciu sprężyny i odwrotnie, siłę działającą na sprężynę można odczytać bezpośrednio z odpowiedniej, przymocowanej do niej skali. Jednak sprężyn nie można dowolnie rozciągać. Oznacza to, że dynamometry sprężynowe o różnych stałych sprężyny i skalach są używane do pomiaru siły, aby móc przeprowadzić pomiar siły w różnych zakresach pomiarowych.
Więcej informacji znajdziesz na stronie Optyczne czujniki ramkowe.
Comments are closed.