Síla (F = ma)

Porovnání Výpočtů

Stažení

Zahrnuje vaše vstupy a výsledky pro tento výpočet, plus jakékoli další výpočty, které jste porovnali.

Výpočet Síly Pomocí Newtonova Druhého Zákona

Newtonův druhý zákon říká, že síla působící na objekt se rovná jeho hmotnosti vynásobené jeho zrychlením. Zadejte libovolné dvě ze síly, hmotnosti, nebo zrychlení, a tato kalkulačka najde třetí — výsledek je zobrazen v newtonech (N), SI jednotce síly, spolu s librovou silou (lbf) pro čtenáře uvažujícího v imperiálních jednotkách.

Formule

\vC{\text{Síla}} = \vA{\text{Hmotnost}} \times \vB{\text{Zrychlení}}

\vA{\text{Hmotnost}} = \frac{\vC{\text{Síla}}}{\vB{\text{Zrychlení}}}

\vB{\text{Zrychlení}} = \frac{\vC{\text{Síla}}}{\vA{\text{Hmotnost}}}

Běžně známý referenční bod: standardní gravitace Země je asi 9,80665 m/s² (někdy nazývaná „1 g“) — zadání této hodnoty jako zrychlení najde váhu objektu, směrem dolů působící sílu, kterou na něj gravitace působí.

Řešený Příklad

Objekt s hmotností 10 kg zrychlující při 5 m/s²:

Aplikujte vzorec: $\vC{\text{Síla}} = \vA{10} \times \vB{5} = \vC{50}$ newtonů.
Převeďte na librovou sílu: $50 \div 4,44822 \approx 11,24$ lbf.

Klíčové Faktory ke Zvážení

Toto počítá ČISTOU sílu, která může být kombinovaným výsledkem několika jednotlivých sil působících na objekt současně. V reálné situaci s více silami (jako je tření působící proti aplikovanému tlaku) je F ve F = ma součtem všech sil po zohlednění směru — ne nutně jedna konkrétní aplikovaná síla působící osamoceně.
Hmotnost a váha spolu souvisí, ale jsou odlišné, což je běžný zdroj záměny, kterým se přímo zabývá příklad s gravitací v této kalkulačce. Hmotnost je vlastní vlastností objektu (kolik hmoty obsahuje), zatímco váha je síla, kterou na tuto hmotu působí gravitace — stejný objekt má všude stejnou hmotnost, ale jeho váha se mění v závislosti na místním gravitačním zrychlení (jiná na Měsíci než na Zemi, například).
Toto je klasický (Newtonův) vzorec, který se rozpadá při rychlostech blížících se rychlosti světla. Pro běžné objekty při obvyklých rychlostech je F = ma extrémně přesné — teprve při významném zlomku rychlosti světla by relativistické efekty vyžadovaly odlišný, složitější přístup.
Tento vzorec předpokládá konstantní zrychlení — reálné síly jsou často proměnlivé. F = ma popisuje vztah v jednom okamžiku (nebo za konstantního zrychlení); síla, která se v čase mění (jako odpor vzduchu rostoucí s rychlostí), by k analýze celého pohybu vyžadovala metody založené na kalkulu, nad rámec jednookamžikového záběru této kalkulačky.

Časté Chyby

Zaměňování hmotnosti a váhy při zadávání hodnot nebo čtení výsledku. Jak bylo uvedeno výše, hmotnost (kg, g, lb-hmotnost) a váha (síla, měřená v newtonech nebo librové síle) jsou odlišné veličiny — zadání hodnoty váhy tam, kde kalkulačka očekává hmotnost, nebo naopak, dává číslo, které vypadá věrohodně, ale odpovídá na špatnou otázku.
Považování síly z této kalkulačky za jedno jediné aplikované tlačení nebo tažení. Jak bylo uvedeno výše, F ve F = ma je ČISTÁ síla — pokud na objekt zároveň působí tření, odpor vzduchu nebo jiná opačná síla, samotná aplikovaná síla se nebude shodovat s tím, co tato kalkulačka udává.
Zapomenutí zohlednit gravitaci, když je ve skutečnosti součástí scénáře. Jak vysvětluje výše uvedená otázka, zjištění váhy objektu znamená zadat gravitační zrychlení (asi 9,80665 m/s²) — ponechání zrychlení na jiné hodnotě, když je gravitace tou hledanou silou, dává výsledek pro úplně jiný scénář.
Aplikování F = ma na situaci s měnícím se zrychlením a očekávání jedné přesné odpovědi. Jak bylo uvedeno výše, tento vzorec popisuje jeden okamžik (nebo konstantní zrychlení) — síla, která se v čase mění, jako rostoucí odpor vzduchu při vyšší rychlosti, potřebuje ke popsání celého pohybu přístup založený na kalkulu, ne jediný výpočet F = ma.

Co Je Dobré Vědět

F = ma je jedním z nejotestovanějších vztahů ve fyzice, obstojí s obrovskou přesností pro běžné objekty a rychlosti — je třeba jej nahradit relativistickou mechanikou pouze blízko rychlosti světla, což je oblast zcela mimo běžné každodenní nebo inženýrské využití.
Samotný newton je definován přímo z tohoto vzorce: jeden newton je síla potřebná k urychlení hmotnosti 1 kg na 1 m/s² — takže jednotka a rovnice jsou ve skutečnosti stejná myšlenka vyjádřená dvěma způsoby.
Tato kalkulačka se přirozeně doplňuje s Kalkulačkou Volného Pádu (pro zjištění rychlosti objektu nebo doby pádu pod vlivem gravitace) a Kalkulačkou Kinetické a Potenciální Energie (pro to, na co se síla pohybujícího se objektu promění na dané vzdálenosti).

Zdroj: Newtonův druhý pohybový zákon.

Často Kladené Otázky

Co je Newtonův druhý zákon?

Newtonův druhý zákon říká, že čistá síla působící na objekt se rovná jeho hmotnosti vynásobené jeho zrychlením (F = m × a). Je to jeden ze základních vztahů v klasické mechanice, popisuje, jak se pohyb objektu mění v reakci na sílu.

Jaké jednotky tato kalkulačka používá?

Síla je počítána v newtonech (N), SI jednotce síly, s výsledkem také zobrazeným v librové síle (lbf) pro čtenáře uvažujícího v imperiálních jednotkách — hmotnost se zadává podle vaší volby v kilogramech, gramech, nebo librách, a zrychlení v metrech za sekundu na druhou (m/s²).

Jak velkou silou působí gravitace na objekt?

Váha objektu — směrem dolů působící síla, kterou na něj gravitace působí — je jeho hmotnost vynásobená gravitačním zrychlením (asi 9,80665 m/s² na povrchu Země, někdy nazývané „1 g“). Zadejte tuto hodnotu jako zrychlení pro zjištění váhy objektu v newtonech.