液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系

在液壓行業(yè)中,有些物理單位我們經(jīng)常見到,但有時(shí)候卻不是太清楚這些物理單位的內(nèi)涵及他們之間的相互關(guān)系,我們梳理了幾個(gè)常見的基本物理單位,以方便我們?cè)诠ぷ髦惺褂谩?/span>

液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系的圖1

1.質(zhì)量單位:千克(kg)

1795年,法國(guó)科學(xué)院計(jì)劃將克作為質(zhì)量基本單位,代表0攝氏度時(shí)1立方厘米水的質(zhì)量,并制作金屬實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器。根據(jù)國(guó)際計(jì)量局的記載,當(dāng)時(shí)的科學(xué)家們認(rèn)為商業(yè)貿(mào)易過程中物體質(zhì)量大多數(shù)都超過了1克,克作為質(zhì)量基本單位使用起來并不方便,所以決定制造出質(zhì)量是克的1000倍(千克)的實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)器,千克原器由此而來。千克成為唯一帶有詞頭的國(guó)際單位制基本單位。1799年,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)4攝氏度時(shí)水的密度最為穩(wěn)定,因此定義4攝氏度時(shí)1立方分米水的質(zhì)量為1千克,同時(shí)制造出相應(yīng)質(zhì)量的鉑金實(shí)物原器A,并將其質(zhì)量值記錄于法國(guó)科學(xué)院的“千克檔案”中。1879年,英國(guó)Johnson-Matthey公司制造了3個(gè)圓柱體砝碼(KI,KII,KIII)作為國(guó)際千克原器的備選樣品。1880年,經(jīng)過對(duì)3個(gè)圓柱體砝碼的多次測(cè)量和校準(zhǔn),證明了KIII與千克檔案中記錄的質(zhì)量一致。1882年,KIII作為國(guó)際千克原器,保存在國(guó)際計(jì)量局。1889年,第一屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)將國(guó)際千克原器的質(zhì)量定義為1千克。(來源中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院)


2.重力單位:

1)牛(N),

“?!钡亩x:

是牛頓的簡(jiǎn)稱,力學(xué)的單位,用字母"N"表示。與國(guó)際單位的換算關(guān)系為1N=1kg·m/s2。

“牛”的大?。?/span>

使1kg的物體獲得1m/s2的加速度所需要的力為1N。通俗點(diǎn)講,兩個(gè)雞蛋的重力約為1N。

液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系的圖2

“牛”的來源:

這個(gè)力學(xué)單位名稱是為紀(jì)念英國(guó)科學(xué)家牛頓(Sir Isaac Newton)而定的。牛頓是一個(gè)國(guó)際單位制導(dǎo)出單位,它是由kg·m/s2的國(guó)際單位制基本單位導(dǎo)出。根據(jù)牛頓第二定理(加速度定理),F(xiàn)=ma,其中F表示物體受到的力的大小,m表示物體的質(zhì)量,a則表示物體在力的作用下產(chǎn)生的加速度。F,即力的大小,單位就是牛頓。根據(jù)F=ma,一千克的物體在一大氣壓下,所受的重力是9.8牛頓。

2)千克力(kgf)

千克力是已經(jīng)廢除的單位.牛頓是力的國(guó)際單位,也是法定計(jì)量單位。千克力的定義是質(zhì)量1千克的物質(zhì)所受的重力,對(duì)一定量物質(zhì)來說,重力在不同位置是不同的。考慮到歷史習(xí)慣,千克力在某些場(chǎng)合還在使用。

規(guī)定: 1kgf=9.80665N ,對(duì)精度無特殊要求的話, 1kgf=9.8N ,粗略換算可以用 1kgf=10N 。千克不能和千克力混為一談, 千克是質(zhì)量單位 , 千克力是力的單位 ,千克不是千克力。

3.壓強(qiáng)單位:帕斯卡

帕斯卡是法國(guó)數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家,帕斯卡在物理方面的主要成就就是對(duì)流體靜力學(xué)和大氣壓強(qiáng)的研究。1653年發(fā)現(xiàn)了液體傳遞壓強(qiáng)的規(guī)律。他指出盛有液體的容器的器壁所受的壓強(qiáng)也跟深度有關(guān),還做了大氣壓隨高度變化及虹吸現(xiàn)象等實(shí)驗(yàn),此外,還證明了空氣有質(zhì)量。1962年世界和平理事會(huì)曾推薦他為被紀(jì)念的世界名人之一,為了紀(jì)念他,用他的名字來命名壓強(qiáng)的單位。

“帕斯卡公式”:P=F/S,由法國(guó)布萊士·帕斯卡最早發(fā)現(xiàn)

F代表壓力,單位:N

S代表受力面積,單位:m2

兩者一除就得到了壓強(qiáng)(P),單位:Pa

簡(jiǎn)單來說就是受力面積越小,承受的力就越大。

液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系的圖3
4.kgf/cm2

直到20世紀(jì)六七十年代,壓力的單位一直是使用公斤力/平方厘米(kgf/cm2)的,也就是俗稱的“公斤”。含義是:1公斤力作用于1平方厘米的面積上產(chǎn)生的壓力就是1公斤,非常容易理解和記憶,所以,至今有很多液壓從業(yè)人員還一直延用。


5.bar
當(dāng)把單位kgf/cm2中力的單位由kgf(千克力)換成N(牛頓)以后,即N/cm2,此后引入一個(gè)新的單位bar。由于
1bar=10N/cm2≈1.02 kgf/ cm2 ,所以,也有很多液壓從業(yè)人員把1bar當(dāng)成是1公斤來使用。

6.Pa和MPa

我們國(guó)家使用的是國(guó)際單位制,因此使用的是帕(Pa):1Pa=1N/m2=0.0001N/cm2=0.00001bar
當(dāng)然,對(duì)于液壓技術(shù)來說,Pa這樣的單位太小了,所以,我們一般都使用兆帕(MPa)為單位,也就是
1MPa=1000000Pa=10bar。

液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系的圖4

7.水的壓強(qiáng)

我們都知道,液柱的重力也會(huì)引起壓力,其大小主要由液柱的高度h和液體的密度ρ決定。已知水的密度為1g/cm3,重力加速度g約為10m/s2;所以在高位10m的水柱底部,水柱重力引起的壓力為10mx1g/cm3x10m/s2=10 N/cm2≈1bar=0.1 MPa。也就是說, 1 MPa相當(dāng)于100m水柱底部的壓力 ; 1bar相當(dāng)于10m水柱底部的壓力 。液壓系統(tǒng)中使用的介質(zhì)通常是液壓油,我們知道,液壓油的密度比水小,所以,相同高度油柱底部的壓力是要低于水柱的。希望大家在腦子里對(duì)這些單位能有一些可量化的參照。

8.大氣壓強(qiáng)

大氣壓強(qiáng)即氣壓,氣壓是作用在單位面積上的大氣壓力,即在數(shù)值上等于單位面積上向上延伸到大氣上界的垂直空氣柱所受到的重力。

液壓行業(yè)常用物理單位的含義及相互關(guān)系的圖5

著名的馬堡半球?qū)嶒?yàn)證明了它的存在。氣壓的國(guó)際制單位是帕斯卡,簡(jiǎn)稱帕,符號(hào)是Pa。氣壓日變化幅度較小,一般為0.1~0.4千帕,并隨緯度增高而減小。氣壓變化與風(fēng)、天氣的好壞等關(guān)系密切,因而是重要?dú)庀笠蜃?。通常所用的氣壓?jiǎn)挝挥信?Pa)、毫米水銀柱高(mm·Hg)、毫巴(mb)。它們之間的換算關(guān)系為:100帕=1毫巴≈3/4毫米水銀柱高。氣象觀測(cè)中常用的測(cè)量氣壓的儀器有水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)。溫度為0℃時(shí)760毫米垂直水銀柱高的壓力,標(biāo)準(zhǔn)大氣壓最先由意大利科學(xué)家托里拆利測(cè)出。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力=1.013x10^5帕斯卡。


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