力是什么?质量，速度，加速度和矢量相加

Eugene是一名合格的控制/仪表工程师，曾担任SCADA系统的电子和软件开发人员。

在两部分教程的第一部分中，我们将学习关于力的绝对基础知识!

覆盖:

• 力，质量，速度，加速度，重量的定义
• 矢量图
• 向量的加法和解析

力是什么?

我们可以把力的力想象成推或拉。

力的例子是什么?

• 当你把某物举离地面时，你的手臂对这个物体施加了一个向上的力。这是一个主动力量的例子
• 地球的引力向下拉一个物体，这个力被称为重量
• 推土机可以施加巨大的力，沿着地面推动材料
• 一个巨大的力量推力是由将其送入轨道的火箭发动机产生的吗
• 当你推墙时，墙也会反推你。如果你试图压缩弹簧，弹簧就会试图膨胀，并将你的手向后推。当你站在地面上时，它会向上推你，支持你。这些都是例子反应部队．没有积极的力量，它们就不存在。
• 如果两块磁体的不同极(N和S)放在一起，磁体就会相互吸引。然而，如果两个同极靠近(N和N或S和S)，磁体就会相互排斥

物理学中的基本量

在我们学习更多关于力的细节之前，我们需要熟悉国际单位制，从法语缩写为SISystème国际'Unités．它是用于工程和科学计算的单位制，基本上是公制的标准化。

国际单位制的7个基本量中有3个用于研究力学(物理学中与力和运动有关的一个分支)。他们是质量,长度而且时间．

质量

这是物体(任何物体)的一种属性，也是物体抵抗运动的一种度量惯性．它是一个常数，无论物体位于地球上、另一个星球上或太空中的哪个位置，它都具有相同的值。国际单位制中的质量单位是千克。

长度

在力学中，物体移动的距离。长度或距离的单位是米(m)

时间

时间:物体移动一定距离所花费的时间时间单位为秒(s)

派生的数量

这些量可以由质量、长度和时间推导出来。基本推导量为:

速度

这是物体在给定方向上的速度，以米每秒(m/s)为单位。平均速度等于行进的距离(长度)除以所用的时间。

加速度

当力作用在物体上时，它加速．换句话说，速度增加了。对于更大的力或更小的质量，加速度更大。加速度的测量单位是米每秒每秒或米每秒平方(m/s²)。平均加速度等于速度变化量除以发生变化的时间。

力

这可以被认为是“推”或“拉”。力可以是主动的，也可以是被动的。力等于质量乘以加速度。力的单位是牛顿(N)(我们稍后会了解更多)

注意:在美式英语中，米的拼写是“meters”。

一牛顿是什么感觉

在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)。1牛顿的力相当于约3.5盎司或100克的重量。它也被定义为使质量为1kg的物体加速度为1m / s / s的力。我们将在本教程的第二部分中了解更多相关内容。

一支非常庞大的部队

有哪些类型的力?

力，推力和牵引力

不同的上下文使用不同的词来指代人或机器移动物体时所涉及的力。努力通常用来指施加在物体上的最终可能导致物体移动的力。例如，当你推或拉一个杠杆，滑动一件家具，用扳手转动螺母，或者用推土机推一车土，所施加的力被称为努力。当汽车被发动机推动前进，或车厢被火车头牵引时，引起运动并克服摩擦和空气阻力的力被称为“力”牵引或者是牵引力。对于火箭和喷气发动机，这个术语推力经常使用。

重量

这是重力作用在物体上的力。它取决于物体的质量，并因其在行星上的位置和与地球中心的距离而略有不同。在月球上，物体的重量更轻，这就是为什么阿波罗号的宇航员似乎经常弹跳，而且可以跳得更高。然而，在其他星球上可能会更大。重量是由两个物体之间的引力产生的。它与物体的质量成正比，与距离的平方成反比。

拉伸或压缩反应

当你拉伸弹簧或拉绳子时，这种材料就会受到拉伸应变或者内部扭曲，导致一个相等的反作用力向相反的方向拉回。这被称为张力并且由于压力由物质中的分子位移引起的。如果你试图压缩一个物体，如弹簧、海绵或气体，物体会向后推。这也是由于材料中的应变和应力。计算出这些力的大小在工程中是很重要的，这样才能建造出能够承受这些力的结构，也就是说，它们不会拉伸和断裂，也不会在载荷下弯曲。

静态摩擦

摩擦力是一种反对运动的反作用力。摩擦可能带来有益的后果，也可能带来有害的后果。当你试图沿着地板推一件家具时，摩擦力会向后推，使家具难以滑动。这是一种摩擦类型的例子，称为干摩擦，静摩擦或粘滞。
摩擦可能是有益的。没有它，一切都会滑倒，我们在人行道上行走时就会滑倒。有柄的工具或用具会从我们手中滑落，钉子会从木头上脱落，车辆的刹车会滑倒，这些都没有多大用处。

粘性摩擦或阻力

当跳伞者在空中飞行或车辆在陆地上行驶时，由于空气阻力产生的摩擦会使他们减速。在飞机飞行时，空气摩擦也会对飞机产生不利影响，这需要发动机付出额外的努力。如果你试图在水中移动你的手，水会产生阻力，你移动得越快，阻力就越大。船在水中行驶时也会发生同样的事情。这些反作用力被称为粘滞摩擦或阻力。

浮力

这是一种力，它向上推动浸没在流体中的物体(流体可以是气体或液体)。例如，当你把一个球推入水中时，你能感觉到浮力把它向上推。你可以在本教程中阅读更多关于浮力和阿基米德原理的内容:
阿基米德原理实验与浮力

静电和磁力

带电物体可以相互吸引或排斥，类似于磁铁的两极相互排斥而相反的两极相互吸引。电力被用于金属粉末涂层，电动机是根据电导体上的磁力原理工作的。

什么是负荷?

当一个力被施加在一个结构或其他物体上时，这被称为载荷。例如，建筑物墙壁上屋顶的重量，屋顶上的风力，或起重机吊装时拉下电缆的重量。

什么是向量?

一个向量是一个有大小和方向的量。有些量，如质量，没有方向，被称为标量。然而，速度是一个矢量，因为它有一个称为速度的大小和方向(即物体运动的方向)。力也是一个矢量。例如，向下作用在物体上的力与向下作用在物体下面的力是不同的。

矢量在图形上用箭头表示，箭头的角度wrt为参考线，表示矢量的角度。我们可以通过绘制矢量来解决力学问题，箭头的长度代表它的大小，然后将矢量相加来找到未知的力。

向量和标量的例子

标量

• 温度
• 压力
• 电压
• 时间
• 质量

向量

• 速度
• 力
• 加速度
• 磁场强度
• 重量

什么是矢量图?

在力学中，我们用隔离体或力图描述和描绘一个系统中的力力通常用箭头表示，其作用方向由箭头的方向表示。长方形或圆形可用来表示质量。

向量加法

如上所述，力或任何其他矢量都可以用给定方向的箭头图形表示，称为矢量。如果涉及到两个或两个以上的力，力学问题可以通过将矢量画成矢量图来图形化解决，一个矢量的头部结束于第二个矢量的尾部，以此类推。矢量按比例绘制，长度表示力的大小，角度为a的作用角。“力三角形”或“力平行四边形”是一种可视化或查找合力的方法。力向量相加得到的合力矢量给出了两个或两个以上力的大小和方向。

向量代数:力的三角形

我们可以用a图形化地添加力力三角形．当一个物体处于作用于一点的三个力的平衡状态时，这些力可以用三角形的边按顺序表示。

向量代数:力的平行四边形

我们也可以用平行四边形来求和。在下面的图表中，虚线的一边平行于F1，虚线的另一边平行于F2。画一条线，将向量F1和F2的起点连接到两条虚线相交的地方。这条线表示两个力F1和F2的和。

解决部队

我们也可以把一个力分解或分解成两个或多个力。这就像反向使用力的平行四边形。在下面的图表中，一个物体落在斜坡上。利用反向的平行四边形力，重量力可以分解为平行于斜率和垂直于斜率的力。这对于这类问题很有用，因为它可以计算出正常的反作用力(如前所述，斜坡对物体施加的力)，也可以计算出所涉及的摩擦力。

用力的平行四边形将重量分解为法向力和切向力

力作用在物体上会发生什么?

它的速度(你会记得它和速度是一样的，但在某个方向上)增加。我们把速度的增加称为加速度。

牛顿三大运动定律

在本教程的第二部分中，我们将介绍牛顿的三大运动定律．这更详细地解释了当力作用在物体上时，物体会发生什么变化。

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参考文献

汉娜，J.和希勒尔，M. J. (1971)应用力学(1971年首次公制)皮特曼图书有限公司，英国伦敦。

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