Las unidades de medida en física juegan un papel importante en la resolución de problemas prácticos. Gracias a ellos, es posible determinar la exactitud del resultado obtenido y comprender su valor cuantitativo en comparación con un estándar conocido. Consideremos en el artículo qué es una cantidad física con una unidad de medida newton por metro.
Newton es una unidad de fuerza
Todo estudiante sabe quién es Isaac Newton y qué contribución hizo al desarrollo de la mecánica clásica. Con absoluta certeza podemos decir que la dinámica, como rama de la física que estudia las fuerzas, está completamente construida sobre las leyes del gran científico inglés. Por ello, la comunidad internacional decidió llamar Newton (N) a la unidad de fuerza. Un newton es una fuerza tal que, actuando sobre un cuerpo que pesa 1 kilogramo, le indica una aceleración de 1 m/s2.
Newton es la principal unidad de fuerza de absolutamente cualquier tipo. Sin embargo, no es una de las siete unidades básicas del sistema SI internacional. Como eraDicho esto, se define a través de otros 3 conceptos básicos: un kilogramo (una medida de masa), un metro (una medida de distancia en el espacio) y un segundo (una medida de tiempo).
¿Cuánto es un newton por metro?
Después de familiarizarnos con el concepto de "newton" como unidad de medida de fuerzas, volvamos al tema del artículo. ¿Cuál es el valor de un newton multiplicado por un metro? Para aquellos que no puedan responder inmediatamente a la pregunta planteada, escribamos esta operación en forma matemática:
A=Fl
Si, como resultado de la fuerza F, el cuerpo se mueve una distancia l, entonces el producto de estas cantidades físicas dará el trabajo realizado por la fuerza en la dirección del movimiento.
El trabajo es una característica de la energía, se mide en julios (J). Un julio, de acuerdo con la definición de trabajo, es la energía que gastará una fuerza de 1 newton al mover un cuerpo 1 metro.
Dependiendo del proceso físico, el trabajo invertido en los cuerpos en movimiento se puede convertir en varios tipos de energía. Por ejemplo, si una grúa de construcción levanta una losa de hormigón, su energía potencial en el campo de la gravedad aumenta. Otro ejemplo: las personas, aplicando una fuerza constante, empujan un automóvil durante algún tiempo. Parte del trabajo gastado se destina a vencer la fuerza de fricción de rodadura y, como resultado, se convierte en energía térmica, la otra parte se destina a aumentar la energía cinética del vehículo.
Así que un newton por metro es una unidad de trabajo llamada joule.
Momentofuerza
Además del trabajo, esta unidad también se usa para medir el momento de la fuerza. Este último se describe con la misma fórmula que el trabajo, sin embargo, la fuerza en este caso está dirigida en cierto ángulo al vector l, que es la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de rotación.
A pesar de que el momento de fuerza se describe en unidades de trabajo, no lo es. También se le llama par, ya que muestra la capacidad de una fuerza externa para hacer girar el sistema alrededor de un eje y darle cierta aceleración angular. Si el momento de la fuerza se multiplica por el ángulo de rotación en radianes, entonces obtenemos el trabajo. La unidad de medida no cambiará.
Unidad de presión
Como parte del tema del artículo, también consideraremos cómo se mide la presión en la física. Las personas aficionadas a esta ciencia darán rápidamente la respuesta correcta, nombrando el pascal como unidad para medir la presión en el SI. En los problemas y en la práctica se suelen encontrar otras unidades de presión, que conviene utilizar en cada caso concreto. Así, generalizado: atmósfera, torr o milímetro de mercurio y bar. Cada uno de ellos se traduce de forma única a Pascales, usando el factor de conversión apropiado.
Consideramos la presión dentro del alcance de este artículo porque está estrechamente relacionada con la fuerza. Por definición, la presión es una cantidad igual a la relación de la fuerza que actúa perpendicular a la superficie al área de esta superficie, es decir:
P=F / S
De esta igualdad obtenemos la unidadmedir newton por metro cuadrado (N/m2). El valor de 1 N/m2se llama pascal en honor al físico francés Blaise Pascal, quien diseñó el barómetro y midió la presión atmosférica a diferentes alturas en relación con el nivel del mar.
Un pascal es una cantidad muy pequeña de presión. Su valor se puede imaginar si tomamos 100 mililitros de agua destilada y la distribuimos en un área de 1 metro cuadrado. Por ejemplo, tenga en cuenta que la presión atmosférica al nivel del mar es de aproximadamente 100.000 pascales.
En aras de la exhaustividad, observamos que las cantidades con la unidad de medida newton multiplicada por un metro cuadrado no existen en física.
Problema de ejemplo
Es necesario determinar qué trabajo realizó la gravedad si el cuerpo cayó desde cierta altura a la superficie de la tierra en 5 segundos. Tome el peso corporal igual a un kilogramo.
La gravedad se puede calcular usando la fórmula:
F=metrogramo=19, 81=9, 81 H
Para determinar la altura desde la que cayó el cuerpo, debe usar la fórmula para un movimiento uniformemente acelerado sin velocidad inicial:
h=gramot2 / 2=9,8152 / 2=122,625 m
Para hacer el trabajo por gravedad, multiplica F y h:
A=Fh=9,81122,625 ≈ 1203 J
La gravedad ha realizado un trabajo positivo de aproximadamente 1200 newtons por metro, o 1,2 kilojulios.
