Перейти к контенту

Н м перевести в н см – ньютон-сантиметр [Н·см] ньютон-метр [Н·м] • Механика • Конвертер вращающего момента • Компактный калькулятор

Содержание

ньютон-сантиметр [Н·см] ньютон-метр [Н·м] • Механика • Конвертер вращающего момента • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 ньютон-сантиметр [Н·см] = 0,01 ньютон-метр [Н·м]

В этом историческом двигателе используется маховик

Общие сведения

Использование момента силы в быту и технике

Велосипедные педали

Гаечный ключ

Маховик

Качели и рычаги

Рычаги первого рода

Рычаги второго рода

Рычаги третьего рода

Пример

Общие сведения

Кода на тело действует сила в определенном направлении — тело поворачивается. Это стремление силы поворачивать тело описывается физической величиной — вращающим моментом или моментом силы. Сама сила, которая вызывает поворот или кручение, а также расстояние между точкой ее приложения и точкой вращения тела влияют на момент силы. В данном случае сила — векторная величина, поэтому важно также и направление силы, то есть угол между направлением силы и отрезком, соединяющим точку приложения силы и центр вращения тела. Если этот угол прямой, то есть сила приложена перпендикулярно отрезку, то момент силы — максимальный. По мере того, как сила становится параллельной отрезку, момент силы уменьшается. То есть, чем ближе угол к 0° или 180°, тем слабее момент силы, пока он не становится равным нулю, когда направление силы параллельно отрезку. Удобно представить момент силы, как комбинацию расстояния, на которое удалена сила от точки вращения, и силы, которая необходима, чтобы заставить тело вращаться с определенной интенсивностью.

Момент силы имеет наибольшую величину, если сила, действующая на тело, перпендикулярна отрезку, соединяющему точку вращения и точку приложения силы. На рисунке силы F2, F3, и F5 создают наибольший момент силы.

Давайте посмотрим на эту взаимосвязь на иллюстрации. Здесь силы F2, F3 и F5 перпендикулярны отрезку между осью вращения, обозначенной голубым цветом в центре штурвала, и точкой приложения силы. Создаваемый ими момент силы — максимален. С другой стороны, силы F1 и F4 приложены под углом, отличным от 90°, и создаваемый ими момент силы не максимален. То есть, момент силы этих двух сил отличается от момента силы других трех сил, хотя величина всех сил на рисунке — одинакова.

Чтобы повернуть тело под воздействием силы с заданными условиями, необходимо создать момент силы. Так как эта величина зависит и от расстояния, и от силы, то для получения заданного момента можно изменять либо силу, либо расстояние от точки приложения до точки вращения. Люди используют эту зависимость испокон веков.

Использование момента силы в быту и технике

Обычно легче увеличить расстояние между телом и точкой приложения силы, чем саму силу. Поэтому чаще всего, когда силы человека или животного недостаточно для того или иного задания, которое включает вращение, используют рычаги и другие устройства, чтобы увеличить расстояние между силой и осью вращения, и тем самым увеличить момент силы. Например, чтобы повернуть мельницу или колесо, на которое наматывают цепь, чтобы поднять тяжелый мост, люди или животные вращают устройства с длинными ручками или рычагами. Длинные рычаги и ручки позволяют увеличить приложенное усилие. Это увеличение пропорционально расстоянию между осью вращения тела и точкой приложения силы.

Ведущие колеса помогают велосипедисту поддерживать оптимальную скорость вращения педалей, и используют момент вращения для преодоления местности с разным рельефом, от ровного до холмистого

Велосипедные педали

Момент силы используется также в педалях велосипедов. Чем дальше ступня от центра велосипедного колеса, тем меньше нужно силы, чтобы повернуть это колесо с помощью педали. Длина наших ног ограничивает максимальную длину педалей — если сделать педали длиннее, чем делают их сейчас на современных велосипедах, то крутить их будет неудобно. Несмотря на эти ограничения, педали сильно облегчают передвижение на велосипеде. Конструкция велосипедных педалей настолько удобна, что некоторые люди, особенно в развивающихся странах, где не всегда есть доступ к новейшей технике, используют велосипедные педали в конструкции других устройств, где нужно ножное или ручное управление. Иногда такие педали устанавливают на инвалидные коляски, чтобы облегчить ручное кручение колес. В этом случае можно немного удлинить педали, чтобы увеличить момент силы, хотя это может несколько затруднить управление коляской.

Гаечный ключ

Гайку намного легче открутить гаечным ключом, чем голыми руками

Гаечные ключи используют момент силы, чтобы уменьшить силу, необходимую для затягивания или откручивания гайки или болта. Гаечный ключ сделан так, чтобы его удобно было держать, но в то же время его длинная ручка увеличивает силу, к нему приложенную, чтобы затянуть или открутить болт или гайку. Иногда достаточно маленького ключа с короткой ручкой, но в некоторых случаях нужна ручка длиннее, например, если мы пытаемся открутить заржавевшую гайку. Если под рукой не оказалось гаечного ключа, можно использовать плоскогубцы. Их длинные ручки создают достаточно высокий момент силы, хотя иногда они сжимают гайку или винт недостаточно сильно, и могут их повредить.

Реверсивный ключ похож по методу работы на обычные гаечные ключи — он, как и гаечный ключ, позволяет увеличить момент силы

Удобство гаечного ключа в том, что когда он подобран по размеру к гайке, сила нужна только для того, чтобы повернуть ключ, но не для того, чтобы удерживать его на гайке. Плоскогубцы, наоборот, нужно удерживать вокруг гайки, чтобы они не сорвались, и на это тратится дополнительная сила. Именно поэтому во многих случаях гаечный ключ более экономичен с точки зрения затраченной энергии. С другой стороны, в некоторых случаях плоскогубцы удобнее — например их можно использовать под углом в труднодоступных местах, в то время как гаечный ключ часто работает только в одной плоскости с гайкой. Если откручивать гайку под наклоном, то момент силы уменьшится, но это лучше, чем совсем не иметь возможности ее отвернуть.

Аналогично работают и инструменты, предназначенные для отвинчивания крышек с законсервированных банок. Обычно это резиновый жгут, прикрепленный к ручке так, что жгут образует петлю, диаметр которой регулируется. Сама петля закрепляется на крышке и не влияет на момент силы, а вот ручка как раз помогает создать нужный момент. Чем она больше, тем больше момент силы. Благодаря ему, банку открыть намного легче, чем руками, с использованием полотенца или материала с высоким коэффициентом трения.

Этот маховик, находящийся внутри двигателя, накапливает энергию, которую двигатель вырабатывает неравномерно, бросками. По мере необходимости маховик выделяет эту энергию более равномерно

Маховик

В этом историческом двигателе используется маховик

Хороший пример устройства, которое использует момент силы — маховик. Момент силы приводит его в движение, а также помогает ускорить маховик и, благодаря этому движению, получить энергию. Маховик накапливает и хранит ее для дальнейшего использования. Если эта энергия нужна для других целей, то момент силы, наоборот, замедляет скорость маховика, и вырабатывается энергия, которую потом используют по назначению. Маховики используют в случае, если источник энергии работает в прерывистом режиме, а энергия нужна постоянно. Именно так используют маховики в двигателях автомобилей, где энергия выделяется «вспышками», при сгорании топлива.

Маховик используется для хранения энергии

В некоторых случаях нужен обратный эффект, то есть необходимо кратковременно подать большое количество энергии, обычно больше, чем источник энергии может выработать в течение заданного промежутка времени. В такой ситуации маховик на протяжении некоторого времени накапливает энергию, поступающую небольшими порциями, чтобы потом отдать нужное количество.

Качели и рычаги

Сила, с которой два ребенка надавливают на качели-балансир, когда сидят по обе стороны от центра, двигает эти качели вверх и вниз. То есть, при этом происходит частичное вращение качелей вокруг своей оси. Если вес обоих детей приблизительно одинаков, то они легко могут качаться на таких качелях. Детям разного веса намного труднее — более тяжелый ребенок тянет качели со своей стороны вниз, а более легкому ребенку не хватает веса, чтобы опустить качели в свою сторону. Это происходит потому, что вес тяжелого ребенка производит больший момент силы. Чтобы решить эту проблему, большому ребенку нужно пересесть ближе к центру настолько, насколько его вес превышает вес второго ребенка. Например, если большой ребенок в три раза тяжелее, то пересесть ему нужно в три раза ближе, и тогда качели придут в равновесие.

Рычаги действуют аналогично: момент силы в них используется для того, чтобы уменьшить силу, нужную для совершения определенной работы. Обычно рычаг — это продолговатый предмет, например ручка или планка, которая вращается вокруг точки, называемой

центром вращения или точкой опоры. К другой точке рычага прикладывают силу, которая, благодаря длине рычага, увеличивается или уменьшается в зависимости от конструкции рычага и его назначения.

Рычаги делят на три рода, в зависимости от того, где точка опоры, как приложена сила, которая их поворачивает, и где приложена сила сопротивления. Обычно их называют рычагами первого, второго, и третьего рода. Иногда не совсем понятно, при чем тут сила сопротивления, но она действительно есть. Она противодействует силе, которая направлена на то, чтобы повернуть рычаг. Когда приложенная сила больше силы сопротивления, рычаг поворачивается. Мы, а также другие животные, используем эти принципы в организме, и части нашего тела становятся рычагами, как показано на примерах ниже.

Точка опоры рычагов первого рода находится в середине рычага. На иллюстрации она обозначена буквой F. Сила сопротивления, R, действует на один конец рычага, в то время как сила, действующая на рычаг, E, приложена к противоположному концу рычага. Примеры рычагов первого рода — это ножницы, весы, лом, и голова человека и животных.

Рычаг первого рода похож по конструкции на детские качели-балансир, описанные выше. точка опоры в них посередине, сила приложена на одном конце, а сопротивление возникает на другом конце. Ось вращения в рычаге второго рода находится с одного края рычага, и рядом с ним возникает сопротивление. Сила прилагается к такому рычагу на другом конце. Рычаг третьего рода устроен похоже, но ближе к центру вращения, находящемуся у конца рычага, не сопротивление, а сила, прикладываемая к рычагу. Сопротивление возникает на другом конце рычага.

Рычаги первого рода

Равноплечие весы с чашками — пример рычагов первого рода. Ножницы — тоже, только они состоят из двух рычагов, соединенных между собой. С их помощью намного легче, чем ножом, аккуратно разрезать некоторые материалы, например бумагу или ткань. Чем длиннее ручки, тем более толстые и твердые материалы можно разрезать. С другой стороны, чем дальше поместить от оси вращения материал, который нужно разрезать, тем труднее это сделать.

Весы с двумя чашками — пример рычага первого рода

Ножницы-болторезы предназначены для резки толстой проволоки и болтов, с использованием силы мышц, поэтому у них длинные ручки, чтобы увеличить момент силы

Чем толще материал, который нужно разрезать, тем больший момент силы необходим для этого, и тем длиннее должны быть ручки ножниц и прочнее материал, из которых они сделаны. В некоторых случаях к ножницам добавляют пружину, которая делает их более удобными в использовании. Так, например, устроен садовый секатор. Кроме этого у специализированных ножниц бывают и другие особенности. В медицине используют ножницы с закругленными, тупыми и острыми концами, в зависимости от их назначения. В отличие от скальпеля, ими удобнее работать и у них механическое преимущество над скальпелем, хотя скальпель тоже широко используется, так как в некоторых случаях он удобнее ножниц. Медицинские ножницы, предназначенные для использования врачами скорой помощи, закруглены на конце, чтобы можно было разрезать ими одежду, не повредив кожи. Некоторые медицинские ножницы — очень маленькие. Например, офтальмологические хирургические ножницы могут быть всего 6 сантиметров длиной, с лезвием до 2 сантиметров, и даже короче.

Лом-монтировку или лом-гвоздодер, называемый также «фомкой» тоже можно считать рычагом первого рода, хотя иногда, в зависимости от использования, он может быть и рычагом второго или третьего рода. Чаще всего его используют, чтобы вынуть забитые гвозди, или разобщить два предмета, соединенных клеем, гвоздями, скрепками, и аналогичными способами. Лом получил дурную репутацию, как инструмент воров, взломщиков, и других преступников, хотя на самом деле преступники используют любые подручные материалы и инструменты, лишь бы они помогли добиться конечного результата.

Пример рычага первого рода в организме людей и некоторых животных — голова. Она находится в равновесии на шее. Шея — центр вращения, сила мышц прилагается с одной стороны головы, сила сопротивления — с другой. Когда приложенная сила достаточно велика, голова наклоняется в сторону направления этой силы.

Точка опоры рычагов второго рода находится на одном конце рычага, а сила прикладывается к другому концу. Сила сопротивления возникает между силой, действующей на рычаг, и осью вращения.

Рычаги второго рода

Примеры рычагов второго рода — челюсти людей и животных, и клювы птиц. Являются ими и щипцы для орехов, а также декоративные щелкунчики. Щипцы чаще всего делают из металла, хотя иногда встречаются изделия и из других материалов, например из дерева. Щелкунчики — стилизованные щипцы, сделанные из дерева, и украшенные наподобие кукол. Раньше их использовали по прямому назначению, но сейчас это по большей части украшения. Чаще всего их делают в форме солдат, королей, и других фигурок. В США и Канаде такие фигурки часто используют как новогодние украшения. Считается, что щелкунчиков начали делать в лесистых районах Германии. Их там делают на продажу как сувениры и до сих пор. Сейчас для расщепления орехов чаще всего используют обычные щипцы, а не щелкунчиков. Такие щипцы похожи на щипцы для расщепления клешней крабов и омаров. Кстати, сами крабовые и омаровые клешни — тоже рычаги второго ряда, и работают по тому же принципу, что и щипцы для орехов.

Клешни этого краба — рычаги второго рода. Они нужны крабам для того, чтобы обороняться от других крабов. У некоторых видов крабов клешни также привлекают самок во время брачного периода.

Чеснокодавилка — еще один пример рычагов второго ряда. По устройству она похожа на щипцы для орехов. Ее часто используют в быту, хотя некоторые повара предпочитают мелко резать чеснок, и считают, что чеснокодавилка портит вкус чеснока. Другие, наоборот, пользуются только чеснокодавилкой, так как вкус чеснока при ее использовании усиливается.

Ступня людей и некоторых животных — тоже рычаг второго типа. Точка опоры в этом случае в районе пальцев, мышцы ноги прикладывают силу около пятки, а сила сопротивления — это наш вес. Этот «рычаг» позволяет нам держать равновесие, а также подниматься и опускаться на пальцах.

Другие примеры рычагов второго класса — тачки, тормоза в автомобиле и двери. Если толкнуть дверь рядом с осью вращения, то она вряд ли откроется, но если толкать как можно дальше от этой оси, то даже тяжелая дверь легко поддается. Именно поэтому ручки делают со стороны, противоположной расположению петель. Чтобы даже тяжелую дверь было легко открывать, ее можно сделать шире.

Открывалки для бутылок — тоже рычаги второго класса, особенно те, что не прикреплены к стене, как в некоторых барах и ресторанах. В некоторых перочинных ножах имеются маленькие открывалки; также популярны брелки-открывалки. Если под рукой нет открывалки, то иногда получается использовать подручные материалы, например нож или вилку. Сами открывалки можно в некоторых случаях использовать, чтобы поддеть закрученную крышку на банке — если сделать это удачно, то банка легче откроется. Иногда открывалки используют как рычаги первого класса. В этом случае открывалку закрепляют на крышке иначе и давят на нее снизу, а не сверху, как с рычагами второго рода.

Примеры рычагов третьего ранга

Рычаги третьего рода

Если поднимать рукой тяжелые предметы, сгибая локоть, то рука становится рычагом третьего рода. Во время бега и ходьбы, ноги тоже становятся рычагами. Точка опоры рычага в этом случае — в локтях и коленях. Если «продлить» руку инструментом, например бейсбольной битой или теннисной ракеткой, то опять получится рычаг третьего рода. Чтобы заставить этот рычаг двигаться, силу прикладывают возле центра вращения. При этом сопротивление образуется на другом конце. В случае с ракеткой и битой, сопротивление — в месте, где они соприкасаются с мячом. Удочка — тоже рычаг третьего рода, и сила прикладывается к ней в районе запястья.

Другие примеры рычагов третьего рода — молоток, и аналогичные инструменты, такие как лопаты, грабли, веники, и мухобойки. Некоторые инструменты состоят сразу из двух рычагов, действующих по направлению друг к другу. Так устроены, например, пинцет, степлер и щипцы.

Пример

Теперь давайте рассмотрим пример. Представим, что обычный человек среднего телосложения может поднять камень весом в 20 кг. Конечно, это будет нелегко, и придется сильно напрячь мышцы, но поднять такой камень вполне возможно. С другой стороны, маленький ребенок такой камень поднять не в состоянии. Если же дать ребенку достаточно длинный и прочный лом и научить его, как им пользоваться, то он справится с этой задачей, так как сила, нужная для того, чтобы поднять камень, намного уменьшится. Архимед говорил, что он может сдвинуть Землю, если встанет достаточно далеко от нее, и возьмет длинный рычаг. Это утверждение основано на таком же принципе. После того, как мы поднимем наш 20-ти-киллограммовый камень с помощью лома — рычага первого рода — мы можем погрузить его на тачку — рычаг второго рода — и отвезти, куда необходимо, поднимая за ручки руками — рычагами третьего рода.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

грамм-сила-сантиметр [гс·см] ньютон-метр [Н·м] • Механика • Конвертер момента силы • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 грамм-сила-сантиметр [гс·см] = 9,80664999999931E-05 ньютон-метр [Н·м]

Двутавровые балки в конструкции здания

Общие сведения

Терминология в английском языке

Примеры момента силы

Заключение

Общие сведения

Момент силы — это физическая величина, характеризующая насколько сила, приложенная к телу, вызывает вращение тела вокруг оси. В английском и некоторых других языках это явление называют разными словами, в зависимости от контекста. Поскольку эта статья написана для сайта переводчиков, мы немного поговорим о терминологии в других языках. Величина момента силы равна векторному произведению силы, приложенной к телу на вычисленное по перпендикуляру расстояние между осью вращения и точкой приложения силы, которая вызывает вращение. В английском языке для момента силы используют два термина, момент силы (moment of force) и отдельный термин, torque. Английский термин torque используют для обозначения физической величины, которую измеряют так же, как и момент силы (в английском), но только в контексте, в котором сила, ответственная за это свойство, обязательно вызывает вращение тела. Эту величину также измеряют, умножив силу на расстояние между осью вращения и точкой приложения силы. В русском языке термину «torque» соответствуют термины «вращающий момент» и «вращательный момент», которые являются синонимами. Русский термин «крутящий момент» относится к внутренним усилиям, возникающим в объектах под действием приложенных к ним нагрузок. Этому термину соответствуют английские термины «torsional movement», «torque effect», «torsional shear» и некоторые другие.

Вращающий момент (torque в английской терминологии) — результат приложения двух сил, которые рука прилагает к отвертке, а отвертка, в свою очередь — к головке винта

Как уже упоминалось выше, в этой статье мы уделяем много внимания контексту, в котором используется тот или иной английский термин. Наша задача — объяснить разницу, чтобы помочь читателю, если он в будущем столкнется с этими терминами в английском тексте. Самое главное, что следует помнить — оба термина, момент силы и torque, используют для одной и той же физической величины, но в разных контекстах. Во многих языках, как и в русском, используют только один термин. Ниже рассмотрим в каком же контексте используют каждый из этих терминов.

Терминология в английском языке

Как мы уже упоминали выше, английские термины «момент силы» и «torque» используют для одного и того же понятия, но в разных контекстах. В этом разделе обсудим, когда в английском наиболее часто используют термин «момент силы» и почти не используют «torque». Часто о понятии «torque» говорят в контексте, когда сила, действующая на тело вызывает изменение углового ускорения тела. С другой стороны, когда в английском языке говорят о моменте силы, то сила, действующая на тело не обязательно вызывает такое ускорение. То есть, «torque» — это частный пример момента силы, но не наоборот. Можно также сказать, что «torque» — это момент силы, но момент силы — не «torque».

Ниже рассмотрим несколько примеров. Стоит еще раз напомнить, что разница в использовании этих двух терминов зависит от контекста, но используют их для одного и того же физического явления. Нередко оба эти термина используют попеременно.

На вороток действует пара сил от рук, в результате чего возникает вращающий момент, (по-английски torque).

Чтобы понять, что такое момент силы, рассмотрим вначале, что такое момент в общем. Момент — это интенсивность, с которой сила действует на тело на определенном расстоянии относительно тела. Величина момента силы зависит от величины силы, которая действует на тело, и от расстояния от точки приложения силы до точки на теле. Как мы увидели из определения выше, эта точка часто находится на оси вращения.

Момент силы пропорционален силе и радиусу. Это значит, что если сила приложена к телу на определенном расстоянии от оси вращения, то вращательное действие этой силы умножается на радиус, то есть чем дальше от оси вращения приложена сила, тем более вращающее действие она оказывает на тело. Это принцип используется в системах рычагов, шестерней и блоков, чтобы получить выигрыш в силе. В этом контексте чаще всего говорят о моменте силы и о его использовании в различных системах, например в системах рычагов. Примеры работы рычагов показаны в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит заметить, что в этой статье мы в основном обсуждаем вращающий момент, что соответствует английскому термину «torque».

Изгибающий момент. В данной ситуации нет кручения, поэтому здесь лучше говорить о моменте силы, а не о вращающем моменте.

Иногда понятия момент силы и вращающий момент различают с помощью понятия «пары сил». Пара сил — это две силы одинаковой величины, действующие в противоположном направлении. Эти силы вызывают вращение тела, и их векторная сумма равна нулю. То есть, термин «момент силы» используют в более общем контексте, чем вращающий момент.

В некоторых случаях термин «вращающий момент» используют, когда тело вращается, в то время как термин «момент силы» используют, когда тело не вращается, например, если речь идет об опорных балках и других конструктивных элементах зданий в строительстве. В таких системах концы балки либо жестко закреплены (жесткая заделка), либо крепление позволяет балке вращаться. Во втором случае говорят, что эта балка закреплена на шарнирной опоре. Если на эту балку действует сила, например, перпендикулярно ее поверхности, то в результате образуется момент силы. Если балка не фиксирована, а прикреплена на шарнирной опоре, то она свободно движется в ответ на действующие на нее силы. Если же балка фиксирована, то в противодействие моменту силы образуется другой момент, известный как изгибающий момент. Как видно из этого примера, термины момент силы и вращающий момент различаются тем, что момент силы не обязательно изменяет угловое ускорение. В этом примере угловое ускорение не изменяется потому, что силам извне, действующим на балку, противодействуют внутренние силы.

Примеры момента силы

Здесь момент силы каждого ребенка равен весу этого ребенка, умноженному на его расстояние от оси вращения. Девочка сидит ближе к точке опоры, но прилагает больше силы к качелям, чем мальчик, поэтому качели — в равновесии.

Хороший пример момента силы в быту — это действие на тело одновременно момента силы и изгибающего момента, о котором мы говорили выше. Момент силы часто используют в строительстве и в проектировании строительных конструкций, так как, зная момент силы, можно определить нагрузку, которую должна выдержать эта конструкция. Нагрузка включает нагрузку от собственного веса, нагрузку, вызванную внешними воздействиями (ветром, снегом, дождем, и так далее), нагрузку от мебели и нагрузку, вызванную посетителями и обитателями здания (их вес). Нагрузка, вызванная людьми и интерьером, называется в строительстве полезной нагрузкой, а нагрузка, вызванная весом самого здания и окружающей средой называется статической или постоянной нагрузкой.

При постройке в 1900 году моста Александры через реку Оттава использовано много двутавровых балок

Если на балку или другой конструктивный элемент действует сила, то в ответ на эту силу возникает изгибающий момент, под действием которого некоторые части этой балки сжимаются, в то время как другие, наоборот, растягиваются. Представим, к примеру, балку, на которую действует сила, направленная вниз и приложенная по центру. Под воздействием этой силы балка принимает вогнутую форму. Верхняя часть балки, на которую действует сила, сжимается под воздействием этой силы, в то время как нижняя, наоборот, растягивается. Если нагрузка больше, чем этот материал может выдержать, то балка разрушается.

Наибольшая нагрузка — на самый верхний и самый нижний слои балки, поэтому в строительстве и при проектировании сооружений эти слои часто укрепляют. Хороший пример — использование двутавровых конструкций. Двутавр — конструктивный элемент с поперечным сечением в форме буквы Н или латинской буквы “I” с верхней и нижней засечками (поэтому английском языке используют термин I-beam, Такая форма очень экономична, так как она позволяет упрочнить самые слабые части балки, используя при этом наименьшее количество материала. Чаще всего двутавровые балки сделаны из стали, но для прочной балки двутавровой конструкции вполне можно использовать и другие материалы. На YouTube можно найти видеосюжеты испытания двутавровых балок, сделанных из материалов, менее прочных, чем сталь, например из пенопласта и фанеры (нужно искать plywood beam test). Двутавровые балки из фанеры и древесностружечных плит появились на российском рынке стройматериалов относительно недавно, хотя они давно и очень широко применяются при строительстве каркасных домов в Северной Америке.

Если на конструкцию действует изгибающий момент, то двутавровые балки — решение проблем, связанных с прочностью. Двутавровые балки также используют в конструкциях, которые подвергаются напряжению сдвига. Края двутавровой балки противодействуют изгибающему моменту, в то время как центральная опора противостоит напряжению сдвига. Несмотря на ее достоинства, двутавровая балка не может противостоять крутящим нагрузкам. Чтобы уменьшить эту нагрузку на поверхность конструкции, ее делают круглой и полируют поверхность, чтобы предотвратить скопление нагрузки в точках с неровной поверхностью. Увеличение диаметра и изготовление такой конструкции полой внутри может помочь уменьшить ее вес.

Турбовинтовые двигатели с воздушными винтами создают крутящий момент, который действует на фюзеляж этого турбовинтового самолета; по-английски в данном случае могут говорить о моменте силы (moment of force) или о возникновении напряжения при кручении (torsional stress), так как вращение отсутствует

Заключение

В это статье мы рассмотрели, чем отличаются термины «момент силы» и «вращающий момент», а также английские термины «moment of force» и «torque», и увидели несколько примеров момента силы. В основном мы говорили о случаях, когда момент силы создает проблемы в строительстве, но часто бывает наоборот и момент силы приносит пользу. Примеры использования момента силы на практике — в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит также упомянуть, что разница в терминологии в английском языке чаще всего значительна в американском и британском машиностроении и строительстве, в то время как в физике эти термины часто взаимозаменяемы.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

дина на сантиметр [дин/см] ньютон на метр [Н/м] • Гидравлика и гидромеханика — жидкости • Конвертер поверхностного натяжения • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 дина на сантиметр [дин/см] = 0,001 ньютон на метр [Н/м]

Общие сведения

Вычисления поверхностного натяжения

О терминологии

Механизм работы поверхностного натяжения

Примеры поверхностного натяжения в работе

Капли воды

Изменение поверхностного натяжения при изменении температуры и химического состава вещества

Поверхностное натяжение в капиллярах

Предметы, плавающие на поверхности жидкости

Форма капель, которые пристали к твердой поверхности

«Слезы вина»

Поверхностное натяжение в медицинской диагностике

В природе

Измерение поверхностного натяжения

Общие сведения

Поверхностное натяжение — свойство жидкости противостоять силе, которая на нее действует. По сравнению с другими жидкостями, поверхностное натяжение воды одно из самых высоких. Это свойство воды вызвано ее молекулярной структурой, благодаря которой связи между молекулами намного прочнее, чем у других жидкостей.

Поверхностное натяжение зависит от самой жидкости и ее молекулярной структуры, но также и от того, с каким материалом эта жидкость соприкасается. Когда речь идет о поверхностном натяжении в животном мире и во многих других примерах, приведенных ниже, то обычно рассматривают либо систему вода-воздух, либо водные растворы различных веществ, так как это самые распространенные системы, которые встречаются в природе.

Вычисления поверхностного натяжения

Лавовая лампа — пример системы жидкость-жидкость

Чтобы увеличить площадь поверхности воды, то есть, чтобы растянуть эту поверхность, нужно совершить механическую работу по преодолению сил поверхностного натяжения. Если к жидкости не приложены другие внешние силы, она стремится принять форму, при которой площадь поверхности этой жидкости минимальна. Как мы увидим ниже, наиболее оптимальной формой является шар. В условиях невесомости жидкость действительно принимает форму шара. Потенциальную энергию поверхностного натяжения находят по формуле:

Εsurf = σ · S

Здесь σ — это коэффициент поверхностного натяжения, а S — общая площадь жидкости. Эту формулу также можно выразить как:

σ = εsurf / S

Как видно из этой формулы, коэффициент поверхностного натяжения σ выражается в джоулях на квадратный метр (Дж/м² = Н/м). То есть, коэффициент поверхностного натяжения при постоянной температуре жидкости равен работе, которую необходимо выполнить, чтобы увеличить поверхность жидкости на единицу площади. Вспомним, что джоуль равен ньютону, умноженному на метр, и получим еще одну единицу для измерения поверхностного натяжения — ньютон на метр (Н/м).

О терминологии

Поверхностное натяжение возникает не только в системах воздух-жидкость. Чаще всего, когда говорят о силе на длину, имеют ввиду поверхностное натяжение в системах жидкость-газ. Иногда речь идет о системах жидкость-жидкость, которые тоже имеют поверхностное натяжение. Пример системы жидкость-жидкость, в котором можно говорить о поверхностном натяжении — это лавовые лампы. Когда лампа выключена, то парафин в ней находится в твердом состоянии, но когда она включена, он нагревается, тает, и поднимается вверх, так как в нагретом состоянии парафин легче жидкости, в которой он находится, а в холодном — тяжелее.

Механизм работы поверхностного натяжения

Каждая молекула в жидкости действует на окружающие молекулы с определенной силой. Соответственно, на каждую молекулу также действует ряд сил из разных направлений со сторон других молекул. Действие этих сил между молекулами показано на иллюстрации. Эти силы возникают благодаря тому, что атомы водорода и кислорода, из которых состоит вода, притягиваются друг к другу из-за разности зарядов (отрицательный заряд кислорода притягивается к положительному заряду водорода). Эти силы притягивают молекулы в разные стороны, по направлению друг к другу.

Поверхностное натяжение возможно благодаря силам притяжения между частицами одного вещества

Ситуация с молекулами на поверхности вещества состоит немного иначе, так как величина силы, с которой молекулы воздуха действуют на молекулы воды намного меньше, чем силы, с которой молекулы воды действуют друг на друга. Как показано на иллюстрации, силы, действующие на молекулы на поверхности жидкости, меньше, чем силы, действующие на все остальные молекулы внутри вещества. Силы, действующие на эти молекулы, действуют на них со сторон, с которых они окружены другими молекулами воды, но не с поверхности. Благодаря этому молекулы на поверхности притягиваются внутрь жидкости с большей силой, чем они притягиваются в сторону поверхности. Из-за этого на поверхности образуется намного более «прочный» слой воды. Силы, действующие на молекулы на поверхности, заставляют поверхность сжиматься, чтобы как можно сильнее уменьшить площадь поверхности. По сравнению с другими связями, эти связи намного труднее разрушить.

Вода образует вогнутый мениск в пипетке с водой

Силы, которые действуют на молекулы воды, обусловливают наличие двух свойств воды —адгезии и когезии. Когезия — это свойство молекул одного и того же вещества притягиваться друг к другу. Как мы увидели из предыдущих примеров, молекулы воды обладают высокой когезией. Именно благодаря когезии возможно поверхностное натяжение.

Адгезия, наоборот, свойство молекул разных веществ или материалов притягиваться друг к другу. Например, если адгезия между жидкостью и сосудом велика, то жидкость «взбирается» по поверхности сосуда, в то время как область в центре жидкости остается на месте. Это хорошо видно на примере воды в стеклянном сосуде — вода образует вогнутый мениск, если налить ее в узкий сосуд.

Вогнутый мениск образуется в трубке или капилляре, частично наполненном водой, благодаря тому, что вода пристает к стенкам из-за адгезии. Если же стакан или трубка наполнены до краев, то мениск, наоборот, выпуклый, благодаря когезии молекул воды

Кончено, вогнутый мениск образуется в любом стеклянном сосуде, если тот не слишком полон, но этот эффект намного легче увидеть в узком сосуде, например в трубке. Стоит заметить, что на иллюстрации полного стакана мениск выпуклый. Это вызвано тем, что воде не за что «зацепиться», кроме как за другие молекулы воды. Выпуклая форма мениска вызвана когезией между молекулами воды. Процесс образования выпуклого мениска похож на процесс формирования капель воды, который описан ниже.

Если адгезия между поверхностью вещества и жидкости мала, то мениск будет выпуклым. Это вызвано тем, что молекулы жидкости притягиваются к другим молекулам жидкости сильнее, чем они притягиваются к поверхности сосуда. Наглядный пример такого мениска: ртуть. Если у вас есть измерительный прибор с ртутью внутри, например термометр, то вы легко увидите этот мениск.

Примеры поверхностного натяжения в работе

Примеры поверхностного натяжения в быту и технике окружают нас повсеместно. Легче всего увидеть эффект поверхностного натяжения в системах вода-воздух.

Висящие капли. По мере того, как капли движутся вниз, их форма приближается к форме шара.

Капли воды

Образование капель сферической формы также происходит благодаря силам, которые притягивают молекулы поверхности жидкости внутрь. Представим каплю, как ее часто рисуют дети — ее форма совсем не сферическая, а продолговатая, удлиненная сверху и округленная снизу. Самое распространенное изображение капли имеет такую форму потому, что мы чаще всего видим капли именно такими, когда на них действуют различные силы. Например, так выглядят капли, которые скатываются по поверхности листьев и веток деревьев, а потом стекают вниз.

Благодаря поверхностному натяжению форма капель воды приближена к сферической, но это не совсем шар, так как на каплю действуют различные силы

Когда капля еще не стекла с поверхности, на которой она находится, на нее действует несколько сил, включая силу притяжения. Вода легко изменяет форму, и капля, перед тем как упасть вниз, растянута и представляет собой висячую каплю. Нам хорошо знакома эта форма, так как такие капли, в отличие от сферических, движутся довольно медленно, и их легко увидеть.

По мере того, как капля растягивается, она достигает точки максимального растяжения, после которой силы поверхностного натяжения не могут больше удерживать молекулы капли как единое целое. Капля отрывается от других молекул воды и падает вниз. Пока она летит вниз, влияние окружающих сил на нее уменьшается, и благодаря поверхностному натяжению ее форма становится сферической, как мы обсудили выше.

Кофе со сливками

Как видно на фотографии кофейной капли, которая падает в чашку из кофеварки эспрессо, форма этой капли очень близка к сферической, хотя она немного деформирована силой притяжения, которая на нее действует.

Чтобы понять механизм образования сферической капли, можно также рассмотреть поверхностное натяжение с точки зрения энергии, как в определении этого явления выше. Частицы притягиваются к другим частицам с противоположным зарядом, поэтому можно сказать, что у этих частиц есть потенциальная энергия, которая зависит от того, как эти молекулы взаимодействуют с окружающими молекулами. Молекулы на поверхности жидкости не окружены другими молекулами со стороны поверхности, поэтому их потенциальная энергия выше. Такая система стремится уменьшить потенциальную энергию, согласно принципу минимальной потенциальной энергии. Это значит, что молекулы с более высокой потенциальной энергией стремятся уменьшить ее, например, изменяя свою форму. В нашем случае это достигается изменением формы, которую принимает вода.

При постоянном поверхностном натяжении потенциальную энергию можно уменьшить, уменьшив площадь. Важно помнить, что речь идет о площади между молекулами. Рассмотрев формулы вычисления площади различных геометрических фигур заметим, что шар лучше всего подходит для уменьшения площади между молекулами, то есть эта площадь для молекул по наружной поверхности шара минимальная по сравнению с другими геометрическими формами. Эту зависимость можно доказать, используя уравнение Эйлера — Лагранжа.

Мыло, добавленное в воду, уменьшает ее поверхностное натяжение, но несмотря на это, поверхностного натяжения достаточно для того, чтобы поддерживать форму оболочки шара. Легкость, с которой мыльные пузыри отделяются от мыльного раствора, и низкая стабильность формы мыльных пузырей (они могут лопнуть в любой момент) — результат низкого поверхностного натяжения

Изменение поверхностного натяжения при изменении температуры и химического состава вещества

Стоит заметить, что при увеличении температуры поверхностное натяжение уменьшается. Это происходит потому, что при увеличении температуры молекулы становятся более активными и интенсивность их колебаний возрастает. В результате расстояние между молекулами увеличивается и связи между молекулами ослабевают. Некоторые вещества, добавленные в воду, например, мыло, также уменьшают поверхностное натяжение, и это позволяет воде лучше приставать к другим поверхностям.

Пониженное поверхностное натяжение позволяет воде проникать в поры и труднодоступные отверстия, например между волокнами ткани. Это возможно благодаря тому, что молекулы воды легко отделяются друг от друга при пониженном поверхностном натяжении. Именно поэтому ткани, посуду, и другие предметы и поверхности чаще всего моют горячей водой. Моющие средства имеют такой же эффект по уменьшению поверхностного натяжения, что и нагревание, поэтому их также нередко используют для мытья поверхностей, часто в совокупности с горячей водой.

Поверхностное натяжение в капиллярах

Выше мы рассмотрели образование мениска благодаря адгезии, но это не единственный пример того, как жидкости ведут себя в узких трубках и капиллярах. Жидкости поднимаются вверх по капилляру или трубке благодаря адгезии, но для того, чтобы жидкость могла подняться по трубке как одно целое, не разорвавшись, кроме адгезии также нужна когезия. Чем уже капилляр, тем выше может подняться жидкость, так как в более широкой трубке поверхностного натяжения может быть недостаточно для того, чтобы поднять большое количество воды вверх.

Примерами этого явления в капиллярах являются бумажные полотенца, которые впитывают пролитую жидкость, спортивная одежду из ткани, которая впитывает пот, и корни, которые впитывают воду из земли и передвигают ее по стволу, к веткам и листьям. Стоит заметить, что такое движение жидкости может быть вызвано не только поверхностным натяжением, но и осмосом. Интересное явление в индуистских храмах, известное как молочное чудо также объясняют работой капилляров. Молочное чудо заключалось в следующем. Посетители одного из индуистских храмов в Индии заметили, что статуи богов на территории храма «пили» молоко, которое перед ними оставляли на тарелочках верующие. Это явление было замечено в некоторых других храмах Индии, а также за пределами страны. Ученые объясняют это явление работой капилляров: камень, из которого были высечены статуи был пористым, и молоко поднималось по капиллярам внутрь статуй.

Как видно из этих примеров, без поверхностного натяжения не было бы и явлений движения жидкости по капиллярам. Жидкость может пристать к стенкам сосуда, если адгезия между жидкостью и материалом сосуда высока, но без поверхностного натяжения она не может поползти вверх, так как она не может двигаться как одно целое.

Булавка, плавающая на поверхности воды

Предметы, плавающие на поверхности жидкости

Предметы, которые не намокают в жидкости и имеют плотность выше плотности воды, могут держаться на поверхности воды за счет равновесия между силами, благодаря которым возникает поверхностное натяжение и силам, которые тянут тело вниз, например весом тела. Здесь мы говорим только о телах из водостойких материалов. Если вода проникает внутрь материала или пристает к оболочке, то картина значительно усложняется. Это свойство тела оставаться на поверхности легко продемонстрировать на примере скрепки или иголки, плавающей на поверхности воды. Осторожно опустим скрепку в воду, стараясь не прилагать силу, большую силы поверхностного натяжения. Чтобы уменьшить количество воды, которое пристает к поверхности скрепки и заставляет ее опуститься под воду, покроем скрепку маслом. Если мы опустили скрепку на воду достаточно аккуратно, то она останется на поверхности воды.

Капля воды падает на лист цикламена

Форма капель, которые пристали к твердой поверхности

В описанных ранее примерах мы увидели, что капли воды стремятся достичь сферической формы, чтобы уменьшить потенциальную энергию в системе. Иногда невозможно достичь формы шара, поэтому капли принимают форму, наиболее к нему близкую. Если капля воды упала на твердую поверхность и пристала к ней, то нижняя часть капли, которая соприкасается с этой поверхностью, примет форму этой поверхности, например, становится плоской. Это происходит потому, что сила притяжения притягивает каплю к поверхности. Поверхность капли, которая соприкасается только с воздухом, будет, наоборот, приближена к форме шара. В результате, капли на плоских поверхностях, например на листе или на стекле, приобретает форму полушария.

Когда капли падают на твердую поверхность, они принимают форму, которая позволяет уменьшить площадь, и остаются в таком виде до тех пор, пока равновесие между силами не нарушается настолько, что поверхностное натяжение не может больше удерживать каплю на поверхности в этой форме. Например, капли росы остаются на ткани палатки до тех пор, пока они не соприкоснутся с другой поверхностью. Когда капли образовались снаружи, если потрогать ткань палатки изнутри и убрать руку, то поверхностное натяжение нарушится настолько, что капли проникнут через ткань палатки и вода останется на пальцах.

Слезы вина

«Слезы вина»

Интересное явление можно увидеть, если налить в бокал алкогольный напиток, например вино, особенно когда это вино с высоким содержанием алкоголя. На стенках этого бокала образуются капли воды, известные под названием «слезы вина».

Это явление вызвано рядом факторов, включая разницу в поверхностном натяжении этилового спирта и воды. Как мы уже упоминали выше, поверхностное натяжение воды велико, по сравнению с другими жидкостями. Оно во много раз превышает поверхностное натяжение этилового спирта. В смесях воды и спирта, как, например, в вине, молекулы воды притягиваются друг к другу больше, чем к молекулам спирта. Из-за этого вода «убегает» от молекул спирта, вверх по стенкам бокала. Другими словами, вода движется от молекул этанола по направлению к молекулам воды.

В вине в бокале этанол, конечно, есть, но на поверхности стакана над уровнем вина его нет, поэтому вода движется именно вверх по стенкам бокала. При этом на стенках над уровнем вина образуются капли, похожие на слезы. Отсюда и название этого явления.

Чем больше воды собирается в капле, и чем выше она поднимается, тем сложнее ей удерживаться на стекле только благодаря поверхностному натяжению. В конце концов, капля стекает назад в стакан. Чем выше содержание спирта в вине, тем более выражен этот эффект.

Поверхностное натяжение в медицинской диагностике

Врачи используют информацию о поверхностном натяжении вещества, чтобы определить его содержание в смеси. Например, для некоторых форм желтухи характерно высокое содержание желчных солей в моче. Присутствие этих солей понижает поверхностное натяжение мочи, и поэтому их содержание можно определить, проверив, всплывает ли или тонет определенное вещество в моче, в нашем случае — порошок серы. Он не тонет в моче здорового пациента, но если в ней есть примесь желчных солей, то поверхностное натяжение недостаточно, и порошок серы тонет. Этот тест называют тестом Хэя.

Водомерка

В природе

Поверхностное натяжение воды широко используется животными. Насекомые, например водомерки, и рептилии, к примеру, василиски, используют высокое поверхностное натяжение воды для передвижения по ее поверхности. Они могут не только ходить, но даже бегать по воде. Для этого они контролируют распределение веса по поверхности воды, стараясь свести этот вес к минимуму на единицу площади. Благодаря этому они не нарушают поверхность воды, а только растягивают ее, и не падают в воду. Узнать подробнее об этом явлении можно в статье Поверхностное натяжение в природе.

Измерение поверхностного натяжения

Есть несколько способов найти поверхностное натяжение, используя различные измерительные приборы. Ниже рассмотрим несколько широко известных измерительных систем.

В устройствах первого типа измеряется сила, приложенная к измерительному прибору в результате поверхностного натяжения. При измерении по методу отрыва кольца дю Нуи и методу дю Нуи–Падэя оценивается сила, необходимая для поднятия с поверхности жидкости кольца или иглы, соответственно. Согласно третьему закону Ньютона, сила, приложенная к кольцу или игле благодаря поверхностному натяжению, когда мы поднимаем их с поверхности жидкости, равна по величине силе, которая нужна, чтобы поднять эти предметы с поверхности воды. То есть, измеряя силу, которая нужна для поднятия эти предметов, мы также получаем величину силы, которая препятствует их подъему.

Метод Вильгельми измеряет силу, которая действует на металлическую пластину, погруженную в жидкость, поверхностное натяжение которой измеряют. Жидкость пристает к пластине, к кольцу или к игле (как в предыдущих методах измерения), и поверхностное натяжение удерживает молекулы жидкости, приставшие к поверхности, а также и остальные молекулы вместе, как единое целое. То есть, жидкость «не отпускает» пластину, кольцо или иглу. Материал, из которого изготовлена пластина, известен, также как и то, насколько сильно вода пристает к этому материалу, и это учитывают при вычислении силы.

Поверхностное натяжение можно также найти, используя вес капель воды, которые падают из вертикальной трубки или капилляра. Этот метод называется сталагмометрическим, а устройство, которым измеряют поверхностное натяжение — сталогмометром. Поверхностное натяжение жидкости легко вычислить по весу капли, так как вес и поверхностное натяжение взаимосвязаны. Если известен диаметр трубки, то вес капли можно определить по количеству капель в определенном количестве жидкости.

Метод определения по форме висящей капли похож на предыдущий тем, что в нем также используют каплю для определения силы поверхностного натяжения. В этом случае измеряют насколько капля может удлиниться перед тем, как она отделится от остальной жидкости и упадет вниз.

Существуют также измерительные приборы, которые раскручивают жидкость и газ (для систем жидкость-газ) до тех пор, пока система не достигнет равновесия, и форма вещества не станет постоянной. При этом определяют поверхностное натяжение по форме вещества с меньшей плотностью. Этот метод измерения поверхностного натяжения называютметодом вращающейся капли.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

ньютон-метр [Н·м] ньютон-миллиметр [Н·мм] • Механика • Конвертер вращающего момента • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 ньютон-метр [Н·м] = 1000 ньютон-миллиметр [Н·мм]

В этом историческом двигателе используется маховик

Общие сведения

Использование момента силы в быту и технике

Велосипедные педали

Гаечный ключ

Маховик

Качели и рычаги

Рычаги первого рода

Рычаги второго рода

Рычаги третьего рода

Пример

Общие сведения

Кода на тело действует сила в определенном направлении — тело поворачивается. Это стремление силы поворачивать тело описывается физической величиной — вращающим моментом или моментом силы. Сама сила, которая вызывает поворот или кручение, а также расстояние между точкой ее приложения и точкой вращения тела влияют на момент силы. В данном случае сила — векторная величина, поэтому важно также и направление силы, то есть угол между направлением силы и отрезком, соединяющим точку приложения силы и центр вращения тела. Если этот угол прямой, то есть сила приложена перпендикулярно отрезку, то момент силы — максимальный. По мере того, как сила становится параллельной отрезку, момент силы уменьшается. То есть, чем ближе угол к 0° или 180°, тем слабее момент силы, пока он не становится равным нулю, когда направление силы параллельно отрезку. Удобно представить момент силы, как комбинацию расстояния, на которое удалена сила от точки вращения, и силы, которая необходима, чтобы заставить тело вращаться с определенной интенсивностью.

Момент силы имеет наибольшую величину, если сила, действующая на тело, перпендикулярна отрезку, соединяющему точку вращения и точку приложения силы. На рисунке силы F2, F3, и F5 создают наибольший момент силы.

Давайте посмотрим на эту взаимосвязь на иллюстрации. Здесь силы F2, F3 и F5 перпендикулярны отрезку между осью вращения, обозначенной голубым цветом в центре штурвала, и точкой приложения силы. Создаваемый ими момент силы — максимален. С другой стороны, силы F1 и F4 приложены под углом, отличным от 90°, и создаваемый ими момент силы не максимален. То есть, момент силы этих двух сил отличается от момента силы других трех сил, хотя величина всех сил на рисунке — одинакова.

Чтобы повернуть тело под воздействием силы с заданными условиями, необходимо создать момент силы. Так как эта величина зависит и от расстояния, и от силы, то для получения заданного момента можно изменять либо силу, либо расстояние от точки приложения до точки вращения. Люди используют эту зависимость испокон веков.

Использование момента силы в быту и технике

Обычно легче увеличить расстояние между телом и точкой приложения силы, чем саму силу. Поэтому чаще всего, когда силы человека или животного недостаточно для того или иного задания, которое включает вращение, используют рычаги и другие устройства, чтобы увеличить расстояние между силой и осью вращения, и тем самым увеличить момент силы. Например, чтобы повернуть мельницу или колесо, на которое наматывают цепь, чтобы поднять тяжелый мост, люди или животные вращают устройства с длинными ручками или рычагами. Длинные рычаги и ручки позволяют увеличить приложенное усилие. Это увеличение пропорционально расстоянию между осью вращения тела и точкой приложения силы.

Ведущие колеса помогают велосипедисту поддерживать оптимальную скорость вращения педалей, и используют момент вращения для преодоления местности с разным рельефом, от ровного до холмистого

Велосипедные педали

Момент силы используется также в педалях велосипедов. Чем дальше ступня от центра велосипедного колеса, тем меньше нужно силы, чтобы повернуть это колесо с помощью педали. Длина наших ног ограничивает максимальную длину педалей — если сделать педали длиннее, чем делают их сейчас на современных велосипедах, то крутить их будет неудобно. Несмотря на эти ограничения, педали сильно облегчают передвижение на велосипеде. Конструкция велосипедных педалей настолько удобна, что некоторые люди, особенно в развивающихся странах, где не всегда есть доступ к новейшей технике, используют велосипедные педали в конструкции других устройств, где нужно ножное или ручное управление. Иногда такие педали устанавливают на инвалидные коляски, чтобы облегчить ручное кручение колес. В этом случае можно немного удлинить педали, чтобы увеличить момент силы, хотя это может несколько затруднить управление коляской.

Гаечный ключ

Гайку намного легче открутить гаечным ключом, чем голыми руками

Гаечные ключи используют момент силы, чтобы уменьшить силу, необходимую для затягивания или откручивания гайки или болта. Гаечный ключ сделан так, чтобы его удобно было держать, но в то же время его длинная ручка увеличивает силу, к нему приложенную, чтобы затянуть или открутить болт или гайку. Иногда достаточно маленького ключа с короткой ручкой, но в некоторых случаях нужна ручка длиннее, например, если мы пытаемся открутить заржавевшую гайку. Если под рукой не оказалось гаечного ключа, можно использовать плоскогубцы. Их длинные ручки создают достаточно высокий момент силы, хотя иногда они сжимают гайку или винт недостаточно сильно, и могут их повредить.

Реверсивный ключ похож по методу работы на обычные гаечные ключи — он, как и гаечный ключ, позволяет увеличить момент силы

Удобство гаечного ключа в том, что когда он подобран по размеру к гайке, сила нужна только для того, чтобы повернуть ключ, но не для того, чтобы удерживать его на гайке. Плоскогубцы, наоборот, нужно удерживать вокруг гайки, чтобы они не сорвались, и на это тратится дополнительная сила. Именно поэтому во многих случаях гаечный ключ более экономичен с точки зрения затраченной энергии. С другой стороны, в некоторых случаях плоскогубцы удобнее — например их можно использовать под углом в труднодоступных местах, в то время как гаечный ключ часто работает только в одной плоскости с гайкой. Если откручивать гайку под наклоном, то момент силы уменьшится, но это лучше, чем совсем не иметь возможности ее отвернуть.

Аналогично работают и инструменты, предназначенные для отвинчивания крышек с законсервированных банок. Обычно это резиновый жгут, прикрепленный к ручке так, что жгут образует петлю, диаметр которой регулируется. Сама петля закрепляется на крышке и не влияет на момент силы, а вот ручка как раз помогает создать нужный момент. Чем она больше, тем больше момент силы. Благодаря ему, банку открыть намного легче, чем руками, с использованием полотенца или материала с высоким коэффициентом трения.

Этот маховик, находящийся внутри двигателя, накапливает энергию, которую двигатель вырабатывает неравномерно, бросками. По мере необходимости маховик выделяет эту энергию более равномерно

Маховик

В этом историческом двигателе используется маховик

Хороший пример устройства, которое использует момент силы — маховик. Момент силы приводит его в движение, а также помогает ускорить маховик и, благодаря этому движению, получить энергию. Маховик накапливает и хранит ее для дальнейшего использования. Если эта энергия нужна для других целей, то момент силы, наоборот, замедляет скорость маховика, и вырабатывается энергия, которую потом используют по назначению. Маховики используют в случае, если источник энергии работает в прерывистом режиме, а энергия нужна постоянно. Именно так используют маховики в двигателях автомобилей, где энергия выделяется «вспышками», при сгорании топлива.

Маховик используется для хранения энергии

В некоторых случаях нужен обратный эффект, то есть необходимо кратковременно подать большое количество энергии, обычно больше, чем источник энергии может выработать в течение заданного промежутка времени. В такой ситуации маховик на протяжении некоторого времени накапливает энергию, поступающую небольшими порциями, чтобы потом отдать нужное количество.

Качели и рычаги

Сила, с которой два ребенка надавливают на качели-балансир, когда сидят по обе стороны от центра, двигает эти качели вверх и вниз. То есть, при этом происходит частичное вращение качелей вокруг своей оси. Если вес обоих детей приблизительно одинаков, то они легко могут качаться на таких качелях. Детям разного веса намного труднее — более тяжелый ребенок тянет качели со своей стороны вниз, а более легкому ребенку не хватает веса, чтобы опустить качели в свою сторону. Это происходит потому, что вес тяжелого ребенка производит больший момент силы. Чтобы решить эту проблему, большому ребенку нужно пересесть ближе к центру настолько, насколько его вес превышает вес второго ребенка. Например, если большой ребенок в три раза тяжелее, то пересесть ему нужно в три раза ближе, и тогда качели придут в равновесие.

Рычаги действуют аналогично: момент силы в них используется для того, чтобы уменьшить силу, нужную для совершения определенной работы. Обычно рычаг — это продолговатый предмет, например ручка или планка, которая вращается вокруг точки, называемой центром вращения или точкой опоры. К другой точке рычага прикладывают силу, которая, благодаря длине рычага, увеличивается или уменьшается в зависимости от конструкции рычага и его назначения.

Рычаги делят на три рода, в зависимости от того, где точка опоры, как приложена сила, которая их поворачивает, и где приложена сила сопротивления. Обычно их называют рычагами первого, второго, и третьего рода. Иногда не совсем понятно, при чем тут сила сопротивления, но она действительно есть. Она противодействует силе, которая направлена на то, чтобы повернуть рычаг. Когда приложенная сила больше силы сопротивления, рычаг поворачивается. Мы, а также другие животные, используем эти принципы в организме, и части нашего тела становятся рычагами, как показано на примерах ниже.

Точка опоры рычагов первого рода находится в середине рычага. На иллюстрации она обозначена буквой F. Сила сопротивления, R, действует на один конец рычага, в то время как сила, действующая на рычаг, E, приложена к противоположному концу рычага. Примеры рычагов первого рода — это ножницы, весы, лом, и голова человека и животных.

Рычаг первого рода похож по конструкции на детские качели-балансир, описанные выше. точка опоры в них посередине, сила приложена на одном конце, а сопротивление возникает на другом конце. Ось вращения в рычаге второго рода находится с одного края рычага, и рядом с ним возникает сопротивление. Сила прилагается к такому рычагу на другом конце. Рычаг третьего рода устроен похоже, но ближе к центру вращения, находящемуся у конца рычага, не сопротивление, а сила, прикладываемая к рычагу. Сопротивление возникает на другом конце рычага.

Рычаги первого рода

Равноплечие весы с чашками — пример рычагов первого рода. Ножницы — тоже, только они состоят из двух рычагов, соединенных между собой. С их помощью намного легче, чем ножом, аккуратно разрезать некоторые материалы, например бумагу или ткань. Чем длиннее ручки, тем более толстые и твердые материалы можно разрезать. С другой стороны, чем дальше поместить от оси вращения материал, который нужно разрезать, тем труднее это сделать.

Весы с двумя чашками — пример рычага первого рода

Ножницы-болторезы предназначены для резки толстой проволоки и болтов, с использованием силы мышц, поэтому у них длинные ручки, чтобы увеличить момент силы

Чем толще материал, который нужно разрезать, тем больший момент силы необходим для этого, и тем длиннее должны быть ручки ножниц и прочнее материал, из которых они сделаны. В некоторых случаях к ножницам добавляют пружину, которая делает их более удобными в использовании. Так, например, устроен садовый секатор. Кроме этого у специализированных ножниц бывают и другие особенности. В медицине используют ножницы с закругленными, тупыми и острыми концами, в зависимости от их назначения. В отличие от скальпеля, ими удобнее работать и у них механическое преимущество над скальпелем, хотя скальпель тоже широко используется, так как в некоторых случаях он удобнее ножниц. Медицинские ножницы, предназначенные для использования врачами скорой помощи, закруглены на конце, чтобы можно было разрезать ими одежду, не повредив кожи. Некоторые медицинские ножницы — очень маленькие. Например, офтальмологические хирургические ножницы могут быть всего 6 сантиметров длиной, с лезвием до 2 сантиметров, и даже короче.

Лом-монтировку или лом-гвоздодер, называемый также «фомкой» тоже можно считать рычагом первого рода, хотя иногда, в зависимости от использования, он может быть и рычагом второго или третьего рода. Чаще всего его используют, чтобы вынуть забитые гвозди, или разобщить два предмета, соединенных клеем, гвоздями, скрепками, и аналогичными способами. Лом получил дурную репутацию, как инструмент воров, взломщиков, и других преступников, хотя на самом деле преступники используют любые подручные материалы и инструменты, лишь бы они помогли добиться конечного результата.

Пример рычага первого рода в организме людей и некоторых животных — голова. Она находится в равновесии на шее. Шея — центр вращения, сила мышц прилагается с одной стороны головы, сила сопротивления — с другой. Когда приложенная сила достаточно велика, голова наклоняется в сторону направления этой силы.

Точка опоры рычагов второго рода находится на одном конце рычага, а сила прикладывается к другому концу. Сила сопротивления возникает между силой, действующей на рычаг, и осью вращения.

Рычаги второго рода

Примеры рычагов второго рода — челюсти людей и животных, и клювы птиц. Являются ими и щипцы для орехов, а также декоративные щелкунчики. Щипцы чаще всего делают из металла, хотя иногда встречаются изделия и из других материалов, например из дерева. Щелкунчики — стилизованные щипцы, сделанные из дерева, и украшенные наподобие кукол. Раньше их использовали по прямому назначению, но сейчас это по большей части украшения. Чаще всего их делают в форме солдат, королей, и других фигурок. В США и Канаде такие фигурки часто используют как новогодние украшения. Считается, что щелкунчиков начали делать в лесистых районах Германии. Их там делают на продажу как сувениры и до сих пор. Сейчас для расщепления орехов чаще всего используют обычные щипцы, а не щелкунчиков. Такие щипцы похожи на щипцы для расщепления клешней крабов и омаров. Кстати, сами крабовые и омаровые клешни — тоже рычаги второго ряда, и работают по тому же принципу, что и щипцы для орехов.

Клешни этого краба — рычаги второго рода. Они нужны крабам для того, чтобы обороняться от других крабов. У некоторых видов крабов клешни также привлекают самок во время брачного периода.

Чеснокодавилка — еще один пример рычагов второго ряда. По устройству она похожа на щипцы для орехов. Ее часто используют в быту, хотя некоторые повара предпочитают мелко резать чеснок, и считают, что чеснокодавилка портит вкус чеснока. Другие, наоборот, пользуются только чеснокодавилкой, так как вкус чеснока при ее использовании усиливается.

Ступня людей и некоторых животных — тоже рычаг второго типа. Точка опоры в этом случае в районе пальцев, мышцы ноги прикладывают силу около пятки, а сила сопротивления — это наш вес. Этот «рычаг» позволяет нам держать равновесие, а также подниматься и опускаться на пальцах.

Другие примеры рычагов второго класса — тачки, тормоза в автомобиле и двери. Если толкнуть дверь рядом с осью вращения, то она вряд ли откроется, но если толкать как можно дальше от этой оси, то даже тяжелая дверь легко поддается. Именно поэтому ручки делают со стороны, противоположной расположению петель. Чтобы даже тяжелую дверь было легко открывать, ее можно сделать шире.

Открывалки для бутылок — тоже рычаги второго класса, особенно те, что не прикреплены к стене, как в некоторых барах и ресторанах. В некоторых перочинных ножах имеются маленькие открывалки; также популярны брелки-открывалки. Если под рукой нет открывалки, то иногда получается использовать подручные материалы, например нож или вилку. Сами открывалки можно в некоторых случаях использовать, чтобы поддеть закрученную крышку на банке — если сделать это удачно, то банка легче откроется. Иногда открывалки используют как рычаги первого класса. В этом случае открывалку закрепляют на крышке иначе и давят на нее снизу, а не сверху, как с рычагами второго рода.

Примеры рычагов третьего ранга

Рычаги третьего рода

Если поднимать рукой тяжелые предметы, сгибая локоть, то рука становится рычагом третьего рода. Во время бега и ходьбы, ноги тоже становятся рычагами. Точка опоры рычага в этом случае — в локтях и коленях. Если «продлить» руку инструментом, например бейсбольной битой или теннисной ракеткой, то опять получится рычаг третьего рода. Чтобы заставить этот рычаг двигаться, силу прикладывают возле центра вращения. При этом сопротивление образуется на другом конце. В случае с ракеткой и битой, сопротивление — в месте, где они соприкасаются с мячом. Удочка — тоже рычаг третьего рода, и сила прикладывается к ней в районе запястья.

Другие примеры рычагов третьего рода — молоток, и аналогичные инструменты, такие как лопаты, грабли, веники, и мухобойки. Некоторые инструменты состоят сразу из двух рычагов, действующих по направлению друг к другу. Так устроены, например, пинцет, степлер и щипцы.

Пример

Теперь давайте рассмотрим пример. Представим, что обычный человек среднего телосложения может поднять камень весом в 20 кг. Конечно, это будет нелегко, и придется сильно напрячь мышцы, но поднять такой камень вполне возможно. С другой стороны, маленький ребенок такой камень поднять не в состоянии. Если же дать ребенку достаточно длинный и прочный лом и научить его, как им пользоваться, то он справится с этой задачей, так как сила, нужная для того, чтобы поднять камень, намного уменьшится. Архимед говорил, что он может сдвинуть Землю, если встанет достаточно далеко от нее, и возьмет длинный рычаг. Это утверждение основано на таком же принципе. После того, как мы поднимем наш 20-ти-киллограммовый камень с помощью лома — рычага первого рода — мы можем погрузить его на тачку — рычаг второго рода — и отвезти, куда необходимо, поднимая за ручки руками — рычагами третьего рода.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

Конвертер величин / Калькулятор единиц измерения

Перевод единиц измерения никак нельзя назвать банальной задачей: Миллиметр, сантиметр, дециметр, метр, километр, миля, морская миля, фут, ярд, дюйм, локоть, парсек и световой год. С помощью этих измерений могут быть рассчитаны расстояния. И это далеко не все возможные измерения, а лишь наиболее распространенные из них. В случаях измерений площади (квадратный метр, квадратный километр, ар, гектар, морган, акр и другие), температуры (в градусах по Цельсию, по Кельвину, по Фаренгейту), скорости (м/с, км/час, миль/ч, узлы, мах), веса (центнер, килограмм, метрическая тонна, американская тонна, стандартная тонна, фунт и другие) и объема (кубический метр, гектолитр, английский галлон жидкости, американский жидкий галлон, американский сухой галлон, баррель и другие) ситуация не намного лучше. А если всего этого вам показалось мало — большинство из этих единиц также имеют подразделения и высшие единицы (например, милли-, санти-, деци-). Короче говоря, хаос, в котором так трудно разобраться без помощи справочника или других средств. Данный калькулятор единиц измерения идеально подходит для перевода данных единиц.

  1. Выберите нужную категорию из списка.
  2. Введите величину для перевода. Основные арифметические операции, такие как сложение (+), вычитание (-), умножение (*, x), деление (/, :, ÷), экспоненту (^), скобки и π (число пи), уже поддерживаются на настоящий момент.
  3. Из списка выберите единицу измерения переводимой величины.
  4. И, наконец, выберите единицу измерения, в которую вы хотите перевести величину.
  5. После отображения результата операции и всякий раз, когда это уместно, появляется опция округления результата до определенного количества знаков после запятой.
Используйте все возможности этого калькулятора единиц измерения
С помощью этого калькулятора можно ввести значение для конвертации вместе с исходной единицей измерения, например, '543 Квадратный нанометр'. При этом можно использовать либо полное название единицы измерения, либо ее аббревиатуруНапример, 'Квадратный нанометр' или 'нм²'. После ввода единицы измерения, которую требуется преобразовать, калькулятор определяет ее категорию, в данном случае 'Площадь'. После этого он преобразует введенное значение во все соответствующие единицы измерения, которые ему известны. В списке результатов вы, несомненно, найдете нужное вам преобразованное значение. Как вариант, преобразуемое значение можно ввести следующим образом: '11 Квадратный нанометр в Квадратный микрометр', '72 нм² -> мкм²' или '73 нм² = мкм²'. В этом случае калькулятор также сразу поймет, в какую единицу измерения нужно преобразовать исходное значение. Независимо от того, какой из этих вариантов используется, исключается необходимость сложного поиска нужного значения в длинных списках выбора с бесчисленными категориями и бесчисленным количеством поддерживаемых единиц измерения. Все это за нас делает калькулятор, который справляется со своей задачей за доли секунды.
Математические формулы

Кроме того, калькулятор позволяет использовать математические формулы. В результате, во внимание принимаются не только числа, такие как '(9 * 27) нм²'. Можно даже использовать несколько единиц измерения непосредственно в поле конверсии. Например, такое сочетание может выглядеть следующим образом: '543 Квадратный нанометр + 1629 Квадратный микрометр' или '87mm x 5cm x 97dm = ? cm^3'. Объединенные таким образом единицы измерения, естественно, должны соответствовать друг другу и иметь смысл в заданной комбинации.

Числа в научной записи
Если поставить флажок рядом с опцией 'Числа в научной записи', то ответ будет представлен в виде экспоненциальной функции. Например, 2,342 559 978 682 7×1026. В этой форме представление числа разделяется на экспоненту, здесь 26, и фактическое число, здесь 2,342 559 978 682 7. В устройствах, которые обладают ограниченными возможностями отображения чисел (например, карманные калькуляторы), также используется способ записи чисел 2,342 559 978 682 7E+26. В частности, он упрощает просмотр очень больших и очень маленьких чисел. Если в этой ячейке не установлен флажок, то результат отображается с использованием обычного способа записи чисел. В приведенном выше примере он будет выглядеть следующим образом: 234 255 997 868 270 000 000 000 000. Независимо от представления результата, максимальная точность этого калькулятора равна 14 знакам после запятой. Такой точности должно хватить для большинства целей.

www.preobrazovaniye-yedinits.info

килограмм-сила-метр [кгс·м] ньютон-метр [Н·м] • Механика • Конвертер момента силы • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм-сила-метр [кгс·м] = 9,80664999999931 ньютон-метр [Н·м]

Двутавровые балки в конструкции здания

Общие сведения

Терминология в английском языке

Примеры момента силы

Заключение

Общие сведения

Момент силы — это физическая величина, характеризующая насколько сила, приложенная к телу, вызывает вращение тела вокруг оси. В английском и некоторых других языках это явление называют разными словами, в зависимости от контекста. Поскольку эта статья написана для сайта переводчиков, мы немного поговорим о терминологии в других языках. Величина момента силы равна векторному произведению силы, приложенной к телу на вычисленное по перпендикуляру расстояние между осью вращения и точкой приложения силы, которая вызывает вращение. В английском языке для момента силы используют два термина, момент силы (moment of force) и отдельный термин, torque. Английский термин torque используют для обозначения физической величины, которую измеряют так же, как и момент силы (в английском), но только в контексте, в котором сила, ответственная за это свойство, обязательно вызывает вращение тела. Эту величину также измеряют, умножив силу на расстояние между осью вращения и точкой приложения силы. В русском языке термину «torque» соответствуют термины «вращающий момент» и «вращательный момент», которые являются синонимами. Русский термин «крутящий момент» относится к внутренним усилиям, возникающим в объектах под действием приложенных к ним нагрузок. Этому термину соответствуют английские термины «torsional movement», «torque effect», «torsional shear» и некоторые другие.

Вращающий момент (torque в английской терминологии) — результат приложения двух сил, которые рука прилагает к отвертке, а отвертка, в свою очередь — к головке винта

Как уже упоминалось выше, в этой статье мы уделяем много внимания контексту, в котором используется тот или иной английский термин. Наша задача — объяснить разницу, чтобы помочь читателю, если он в будущем столкнется с этими терминами в английском тексте. Самое главное, что следует помнить — оба термина, момент силы и torque, используют для одной и той же физической величины, но в разных контекстах. Во многих языках, как и в русском, используют только один термин. Ниже рассмотрим в каком же контексте используют каждый из этих терминов.

Терминология в английском языке

Как мы уже упоминали выше, английские термины «момент силы» и «torque» используют для одного и того же понятия, но в разных контекстах. В этом разделе обсудим, когда в английском наиболее часто используют термин «момент силы» и почти не используют «torque». Часто о понятии «torque» говорят в контексте, когда сила, действующая на тело вызывает изменение углового ускорения тела. С другой стороны, когда в английском языке говорят о моменте силы, то сила, действующая на тело не обязательно вызывает такое ускорение. То есть, «torque» — это частный пример момента силы, но не наоборот. Можно также сказать, что «torque» — это момент силы, но момент силы — не «torque».

Ниже рассмотрим несколько примеров. Стоит еще раз напомнить, что разница в использовании этих двух терминов зависит от контекста, но используют их для одного и того же физического явления. Нередко оба эти термина используют попеременно.

На вороток действует пара сил от рук, в результате чего возникает вращающий момент, (по-английски torque).

Чтобы понять, что такое момент силы, рассмотрим вначале, что такое момент в общем. Момент — это интенсивность, с которой сила действует на тело на определенном расстоянии относительно тела. Величина момента силы зависит от величины силы, которая действует на тело, и от расстояния от точки приложения силы до точки на теле. Как мы увидели из определения выше, эта точка часто находится на оси вращения.

Момент силы пропорционален силе и радиусу. Это значит, что если сила приложена к телу на определенном расстоянии от оси вращения, то вращательное действие этой силы умножается на радиус, то есть чем дальше от оси вращения приложена сила, тем более вращающее действие она оказывает на тело. Это принцип используется в системах рычагов, шестерней и блоков, чтобы получить выигрыш в силе. В этом контексте чаще всего говорят о моменте силы и о его использовании в различных системах, например в системах рычагов. Примеры работы рычагов показаны в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит заметить, что в этой статье мы в основном обсуждаем вращающий момент, что соответствует английскому термину «torque».

Изгибающий момент. В данной ситуации нет кручения, поэтому здесь лучше говорить о моменте силы, а не о вращающем моменте.

Иногда понятия момент силы и вращающий момент различают с помощью понятия «пары сил». Пара сил — это две силы одинаковой величины, действующие в противоположном направлении. Эти силы вызывают вращение тела, и их векторная сумма равна нулю. То есть, термин «момент силы» используют в более общем контексте, чем вращающий момент.

В некоторых случаях термин «вращающий момент» используют, когда тело вращается, в то время как термин «момент силы» используют, когда тело не вращается, например, если речь идет об опорных балках и других конструктивных элементах зданий в строительстве. В таких системах концы балки либо жестко закреплены (жесткая заделка), либо крепление позволяет балке вращаться. Во втором случае говорят, что эта балка закреплена на шарнирной опоре. Если на эту балку действует сила, например, перпендикулярно ее поверхности, то в результате образуется момент силы. Если балка не фиксирована, а прикреплена на шарнирной опоре, то она свободно движется в ответ на действующие на нее силы. Если же балка фиксирована, то в противодействие моменту силы образуется другой момент, известный как изгибающий момент. Как видно из этого примера, термины момент силы и вращающий момент различаются тем, что момент силы не обязательно изменяет угловое ускорение. В этом примере угловое ускорение не изменяется потому, что силам извне, действующим на балку, противодействуют внутренние силы.

Примеры момента силы

Здесь момент силы каждого ребенка равен весу этого ребенка, умноженному на его расстояние от оси вращения. Девочка сидит ближе к точке опоры, но прилагает больше силы к качелям, чем мальчик, поэтому качели — в равновесии.

Хороший пример момента силы в быту — это действие на тело одновременно момента силы и изгибающего момента, о котором мы говорили выше. Момент силы часто используют в строительстве и в проектировании строительных конструкций, так как, зная момент силы, можно определить нагрузку, которую должна выдержать эта конструкция. Нагрузка включает нагрузку от собственного веса, нагрузку, вызванную внешними воздействиями (ветром, снегом, дождем, и так далее), нагрузку от мебели и нагрузку, вызванную посетителями и обитателями здания (их вес). Нагрузка, вызванная людьми и интерьером, называется в строительстве полезной нагрузкой, а нагрузка, вызванная весом самого здания и окружающей средой называется статической или постоянной нагрузкой.

При постройке в 1900 году моста Александры через реку Оттава использовано много двутавровых балок

Если на балку или другой конструктивный элемент действует сила, то в ответ на эту силу возникает изгибающий момент, под действием которого некоторые части этой балки сжимаются, в то время как другие, наоборот, растягиваются. Представим, к примеру, балку, на которую действует сила, направленная вниз и приложенная по центру. Под воздействием этой силы балка принимает вогнутую форму. Верхняя часть балки, на которую действует сила, сжимается под воздействием этой силы, в то время как нижняя, наоборот, растягивается. Если нагрузка больше, чем этот материал может выдержать, то балка разрушается.

Наибольшая нагрузка — на самый верхний и самый нижний слои балки, поэтому в строительстве и при проектировании сооружений эти слои часто укрепляют. Хороший пример — использование двутавровых конструкций. Двутавр — конструктивный элемент с поперечным сечением в форме буквы Н или латинской буквы “I” с верхней и нижней засечками (поэтому английском языке используют термин I-beam, Такая форма очень экономична, так как она позволяет упрочнить самые слабые части балки, используя при этом наименьшее количество материала. Чаще всего двутавровые балки сделаны из стали, но для прочной балки двутавровой конструкции вполне можно использовать и другие материалы. На YouTube можно найти видеосюжеты испытания двутавровых балок, сделанных из материалов, менее прочных, чем сталь, например из пенопласта и фанеры (нужно искать plywood beam test). Двутавровые балки из фанеры и древесностружечных плит появились на российском рынке стройматериалов относительно недавно, хотя они давно и очень широко применяются при строительстве каркасных домов в Северной Америке.

Если на конструкцию действует изгибающий момент, то двутавровые балки — решение проблем, связанных с прочностью. Двутавровые балки также используют в конструкциях, которые подвергаются напряжению сдвига. Края двутавровой балки противодействуют изгибающему моменту, в то время как центральная опора противостоит напряжению сдвига. Несмотря на ее достоинства, двутавровая балка не может противостоять крутящим нагрузкам. Чтобы уменьшить эту нагрузку на поверхность конструкции, ее делают круглой и полируют поверхность, чтобы предотвратить скопление нагрузки в точках с неровной поверхностью. Увеличение диаметра и изготовление такой конструкции полой внутри может помочь уменьшить ее вес.

Турбовинтовые двигатели с воздушными винтами создают крутящий момент, который действует на фюзеляж этого турбовинтового самолета; по-английски в данном случае могут говорить о моменте силы (moment of force) или о возникновении напряжения при кручении (torsional stress), так как вращение отсутствует

Заключение

В это статье мы рассмотрели, чем отличаются термины «момент силы» и «вращающий момент», а также английские термины «moment of force» и «torque», и увидели несколько примеров момента силы. В основном мы говорили о случаях, когда момент силы создает проблемы в строительстве, но часто бывает наоборот и момент силы приносит пользу. Примеры использования момента силы на практике — в статье «Подробнее о вращающем моменте». Стоит также упомянуть, что разница в терминологии в английском языке чаще всего значительна в американском и британском машиностроении и строительстве, в то время как в физике эти термины часто взаимозаменяемы.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

ньютон на кв. метр [Н/м²] ньютон на кв. сантиметр [Н/см²] • Популярные конвертеры единиц • Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга • Компактный калькулятор

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисленияКонвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 ньютон на кв. метр [Н/м²] = 0,0001 ньютон на кв. сантиметр [Н/см²]

Давление в большинстве кастрюль-скороварок во время работы равно 1 атмосфере или 15 паскалям

Общие сведения

Воздушный шар, лопающийся в офисе TranslatorsCafe.com

В физике давление определяется как сила, действующая на единицу площади поверхности. Если две одинаковые силы действуют на одну большую и одну меньшую поверхность, то давление на меньшую поверхность будет больше. Согласитесь, гораздо страшнее, если вам на ногу наступит обладательница шпилек, чем хозяйка кроссовок. Например, если надавить лезвием острого ножа на помидор или морковь, овощ будет разрезан пополам. Площадь поверхности лезвия, соприкасающаяся с овощем, мала, поэтому давление достаточно велико, чтобы разрезать этот овощ. Если же надавить с той же силой на помидор или морковь тупым ножом, то, скорее всего, овощ не разрежется, так как площадь поверхности ножа теперь больше, а значит давление — меньше.

В системе СИ давление измеряется в паскалях, или ньютонах на квадратный метр.

Относительное давление

Иногда давление измеряется как разница абсолютного и атмосферного давления. Такое давление называется относительным или манометрическим и именно его измеряют, например, при проверке давления в автомобильных шинах. Измерительные приборы часто, хотя и не всегда, показывают именно относительное давление.

Атмосферное давление

Атмосферное давление — это давление воздуха в данном месте. Обычно оно обозначает давление столба воздуха на единицу площади поверхности. Изменение в атмосферном давлении влияет на погоду и температуру воздуха. Люди и животные страдают от сильных перепадов давления. Пониженное давление вызывает у людей и животных проблемы разной степени тяжести, от психического и физического дискомфорта до заболеваний с летальным исходом. По этой причине, в кабинах самолетов поддерживается давление выше атмосферного на данной высоте, потому что атмосферное давление на крейсерской высоте полета слишком низкое.

Анероид содержит датчик — цилиндрическую гофрированную коробку (сильфон), связанную со стрелкой, которая поворачивается при повышении или понижении давления и, соответственно, сжатия или расширения сильфона

Атмосферное давление понижается с высотой. Люди и животные, живущие высоко в горах, например в Гималаях, адаптируются к таким условиям. Путешественники, напротив, должны принять необходимые меры предосторожности, чтобы не заболеть из-за того, что организм не привык к такому низкому давлению. Альпинисты, например, могут заболеть высотной болезнью, связанной с недостатком кислорода в крови и кислородным голоданием организма. Это заболевание особенно опасно, если находиться в горах длительное время. Обострение высотной болезни ведет к серьезным осложнениям, таким как острая горная болезнь, высокогорный отек легких, высокогорный отек головного мозга и острейшая форма горной болезни. Опасность высотной и горной болезней начинается на высоте 2400 метров над уровнем моря. Во избежание высотной болезни доктора советуют не употреблять депрессанты, такие как алкоголь и снотворное, пить много жидкости, и подниматься на высоту постепенно, например, пешком, а не на транспорте. Также полезно есть большое количество углеводов, и хорошо отдыхать, особенно если подъем в гору произошел быстро. Эти меры позволят организму привыкнуть к кислородной недостаточности, вызванной низким атмосферным давлением. Если следовать этим рекомендациям, то организму сможет вырабатывать больше красных кровяных телец для транспортировки кислорода к мозгу и внутренним органам. Для этого организм увеличат пульс и частоту дыхания.

Первая медицинская помощь в таких случаях оказывается немедленно. Важно переместить больного на более низкую высоту, где атмосферное давление выше, желательно на высоту ниже, чем 2400 метров над уровнем моря. Также используются лекарства и портативные гипербарические камеры. Это легкие переносные камеры, в которых можно повысить давление с помощью ножного насоса. Больного горной болезнью кладут в такую камеру, в которой поддерживается давление, соответствующее более низкой высоте над уровнем моря. Такая камера используется только для оказания первой медицинской помощи, после чего больного необходимо спустить ниже.

Некоторые спортсмены используют низкое давление, чтобы улучшить кровообращение. Обычно для этого тренировки проходят в нормальных условиях, а спят эти спортсмены в среде с низким давлением. Таким образом, их организм привыкает к высокогорным условиям и начинает вырабатывать больше красных кровяных телец, что, в свою очередь, повышает количество кислорода в крови, и позволяет достичь более высоких результатов в спорте. Для этого выпускаются специальные палатки, давление в которых регулируются. Некоторые спортсмены даже изменяют давление во всей спальне, но герметизация спальни — дорогостоящий процесс.

Скафандры

Многоразовый транспортный космический корабль НАСА «Атлантис» в экспозиции Космического центра имени Кеннеди.

Пилотам и космонавтам приходится работать в среде с низким давлением, поэтому они работают в скафандрах, позволяющих компенсировать низкое давление окружающей среды. Космические скафандры полностью защищают человека от окружающей среды. Их используют в космосе. Высотно-компенсационные костюмы используют пилоты на больших высотах — они помогают пилоту дышать и противодействуют низкому барометрическому давлению.

Гидростатическое давление

Гидростатическое давление — это давление жидкости, вызванное силой тяжести. Это явление играет огромную роль не только в технике и физике, но также и в медицине. Например, кровяное давление — это гидростатическое давление крови на стенки кровеносных сосудов. Кровяное давление — это давление в артериях. Оно представлено двумя величинами: систолическим, или наибольшим давлением, и диастолическим, или наименьшим давлением во время сердцебиения. Приборы для измерения артериального давления называются сфигмоманометрами или тонометрами. За единицу артериального давления приняты миллиметры ртутного столба.

Цифровой аппарат для измерения давления, также называемый сфигмоманометром

Кружка Пифагора — занимательный сосуд, использующий гидростатическое давление, а конкретно — принцип сифона. Согласно легенде, Пифагор изобрел эту чашку, чтобы контролировать количество выпитого вина. По другим источникам эта чашка должна была контролировать количество выпитой воды во время засухи. Внутри кружки находится изогнутая П-образная трубка, спрятанная под куполом. Один конец трубки длиннее, и заканчивается отверстием в ножке кружки. Другой, более короткий конец, соединен отверстием с внутренним дном кружки, чтобы вода в чашке наполняла трубку. Принцип работы кружки схож с работой современного туалетного бачка. Если уровень жидкости становится выше уровня трубки, жидкость перетекает во вторую половину трубки и вытекает наружу, благодаря гидростатическому давлению. Если уровень, наоборот, ниже, то кружкой можно спокойно пользоваться.

Давление в геологии

Кристалл кварца, освещенный лазерной указкой

Давление — важное понятие в геологии. Без давления невозможно формирование драгоценных камней, как природных, так и искусственных. Высокое давление и высокая температура необходимы также и для образования нефти из остатков растений и животных. В отличие от драгоценных камней, в основном образующихся в горных породах, нефть формируется на дне рек, озер, или морей. Со временем над этими остатками собирается всё больше и больше песка. Вес воды и песка давит на остатки животных и растительных организмов. Со временем этот органический материал погружается глубже и глубже в землю, достигая нескольких километров под поверхностью земли. Температура увеличивается на 25 °C с погружением на каждый километр под земной поверхностью, поэтому на глубине нескольких километров температура достигает 50–80 °C. В зависимости от температуры и перепада температур в среде формирования, вместо нефти может образоваться природный газ.

Алмазные инструменты

Природные драгоценные камни

Образование драгоценных камней не всегда одинаково, но давление — это одна из главных составных частей этого процесса. К примеру, алмазы образуются в мантии Земли, в условиях высокого давления и высокой температуры. Во время вулканических извержений алмазы перемещаются в верхние слои поверхности Земли благодаря магме. Некоторые алмазы попадают на Землю с метеоритов, и ученые считают, что они образовались на планетах, похожих на Землю.

Синтетические драгоценные камни

Производство синтетических драгоценных камней началось в 1950-х годах, и набирает популярность в последнее время. Некоторые покупатели предпочитают природные драгоценные камни, но искусственные камни становятся все более и более популярными, благодаря низкой цене и отсутствию проблем, связанных с добычей натуральных драгоценных камней. Так, многие покупатели выбирают синтетические драгоценные камни потому, что их добыча и продажа не связана с нарушением прав человека, детским трудом и финансированием войн и вооруженных конфликтов.

Одна из технологий выращивания алмазов в лабораторных условиях — метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре. В специальных устройствах углерод нагревают до 1000 °C и подвергают давлению около 5 гигапаскалей. Обычно в качестве кристалла-затравки используют маленький алмаз, а для углеродной основы применяют графит. Из него и растет новый алмаз. Это самый распространенный метод выращивания алмазов, особенно в качестве драгоценных камней, благодаря низкой себестоимости. Свойства алмазов, выращенных таким способом, такие же или лучше, чем свойства натуральных камней. Качество синтетических алмазов зависит от метода их выращивания. По сравнению с натуральными алмазами, которые чаще всего прозрачны, большинство искусственных алмазов окрашено.

Благодаря их твердости, алмазы широко используются на производстве. Помимо этого ценятся их высокая теплопроводность, оптические свойства и стойкость к щелочам и кислотам. Режущие инструменты часто покрывают алмазной пылью, которую также используют в абразивных веществах и материалах. Большая часть алмазов в производстве — искусственного происхождения из-за низкой цены и потому, что спрос на такие алмазы превышает возможности добывать их в природе.

Некоторые компании предлагают услуги по созданию мемориальных алмазов из праха усопших. Для этого после кремации прах очищается, пока не получится углерод, и затем на его основе выращивают алмаз. Изготовители рекламируют эти алмазы как память об ушедших, и их услуги пользуются популярностью, особенно в странах с большим процентом материально обеспеченных граждан, например в США и Японии.

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре

Метод выращивания кристаллов при высоком давлении и высокой температуре в основном используется для синтеза алмазов, но с недавнего времени этот метод помогает усовершенствовать натуральные алмазы или изменить их цвет. Для искусственного выращивания алмазов используют разные прессы. Самый дорогой в обслуживании и самый сложный из них — это пресс кубического типа. Он используется в основном для улучшения или изменения цвета натуральных алмазов. Алмазы растут в прессе со скоростью примерно 0,5 карата в сутки.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Unit Converter articles were edited and illustrated by Анатолий Золотков

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

www.translatorscafe.com

Пока нет комментариев.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

СайдбарКомментарии (0)