Нам уже відомо, що для опису взаємодії тіл використовується фізична величина, що називається силою. На цьому уроці ми докладніше познайомимося з властивостями цієї величини, одиницями сили та приладом, який використовується для її вимірювання – з динамометром.

Тема: Взаємодія тел

Урок: Одиниці сили. Динамометр

Насамперед згадаємо, що таке сила. Коли на тіло діє інше тіло, фізики кажуть, що з боку іншого тіла на тіло діє сила.

Сила - це фізична величина, що характеризує дію одного тіла інше.

Сила позначається латинською літерою Fа одиниця сили на честь англійського фізика Ісаака Ньютона називається ньютоном(Пишемо з маленької літери!) і позначається Н (пишемо заголовну літеру, тому що одиниця названа на честь вченого). Отже,

Нарівні з ньютоном, використовуються кратні та подовжні одиниці сили:

кілоньютон 1 кН = 1000 Н;

меганьютон 1 МН = 1000000 Н;

Мілліньютон 1 мН = 0,001 Н;

мікроньютон 1 мкН = 0,000001 Н і т.д.

Під дією сили швидкість тіла змінюється. Інакше кажучи, тіло починає рухатися не поступово, а прискорено. Точніше, рівноприскорено: за рівні проміжки часу швидкість тіла змінюється однаково. Саме зміна швидкостітіла під дією сили фізики використовують визначення одиниці сили в 1 Н.

Одиниці виміру нових фізичних величин виражають через звані основні одиниці - одиниці маси, довжини, часу. У системі СІ – це кілограм, метр та секунда.

Нехай під дією деякої сили швидкість тіла масою 1 кгзмінює свою швидкість на 1 м/с за кожну секунду. Саме така сила і приймається за 1 ньютон.

Один Ньютон (1 Н) - це сила, під дією якої тіло масою 1 кг змінює свою швидкість на 1 м/с кожну секунду.

Експериментально встановлено, що сила тяжіння, що діє поблизу поверхні Землі на тіло масою 102 г, дорівнює 1 Н. Маса 102 г становить приблизно 1/10 кг, або, якщо бути точнішим,

Але це означає, що на тіло масою 1 кг, тобто на тіло в 9,8 разів більшої маси, у поверхні Землі діятиме сила тяжіння 9,8 Н. Таким чином, щоб знайти силу тяжіння, що діє на тіло будь-якої маси, потрібно значення маси (у кг) помножити на коефіцієнт, який прийнято позначати буквою g:

Ми бачимо, що цей коефіцієнт чисельно дорівнює силі тяжіння, що діє на тіло масою 1 кг. Він має назву прискорення вільного падіння . Походження назви тісно пов'язане з визначенням сили в 1 ньютон. Адже якщо на тіло масою 1 кг діє сила не 1 Н, а 9,8 Н, то під дією цієї сили тіло змінюватиме свою швидкість (прискорюватись) не на 1 м/с, а на 9,8 м/с кожну секунду. У старшій школіце питання буде розглянуто докладніше.

Тепер можна записати формулу, яка дозволяє розрахувати силу тяжіння, що діє на тіло довільної маси m(Мал. 1).

Мал. 1. Формула для розрахунку сили тяжіння

Слід знати, що прискорення вільного падіння дорівнює 9,8 Н/кг лише на Землі і з висотою зменшується. Наприклад, на висоті 6400 км над Землею воно менше в 4 рази. Однак при вирішенні завдань цією залежністю ми нехтуватимемо. Крім того, на Місяці та інших небесних тілах діє сила тяжіння, і на кожному небесному тіліприскорення вільного падіння має значення.

Насправді часто доводиться вимірювати силу. Для цього використовується пристрій, який називається динамометр. Основою динамометра є пружина, до якої прикладають вимірювану силу. Кожен динамометр, крім пружини, має шкалу, яку нанесені значення сили. Один з кінців пружини має стрілку, яка вказує на шкалі, яка сила прикладена до динамометра (Рис. 2).

Мал. 2. Пристрій динамометра

Залежно від пружних властивостей пружини, використаної в динамометрі (від її жорсткості), під дією однієї і тієї ж сили пружина може подовжуватися більше або менше. Це дозволяє виготовляти динамометри з різними межами виміру (Рис. 3).

Мал. 3. Динамометри з межами вимірювання 2 Н та 1 Н

Існують динамометри з межею виміру в кілька кілоньютонів і більше. Вони використовують пружина з дуже великою жорсткістю (Рис. 4).

Мал. 4. Динамометр з межею виміру 2 кН

Якщо підвісити до динамометра вантаж, за показаннями динамометра можна визначити масу вантажу. Наприклад, якщо динамометр з підвішеним до нього вантажем показує силу 1 Н, отже маса вантажу дорівнює 102 г.

Звернімо увагу, що сила має як чисельне значення, а й напрям. Такі величини називають векторними. Наприклад, швидкість - це Векторна величина. Сила - також векторна величина (ще говорять, що сила - вектор).

Розглянемо наступний приклад:

Тіло масою 2 кг підвішене на пружині. Необхідно зобразити силу тяжіння, з якою Земля притягує це тіло, та вагу тіла.

Згадаймо, що сила тяжіння діє тіло, а вага - це сила, з якою тіло діє підвіс. Якщо підвіс нерухомий, то чисельне значення і напрямок ваги такі самі, як у сили тяжіння. Вага, як і сила тяжкості, розраховуються за формулою, зображеною на рис. 1. Масу 2 кг необхідно помножити на прискорення вільного падіння 9,8 Н/кг. При дуже точних розрахунках часто прискорення вільного падіння приймають рівним 10 Н/кг. Тоді сила тяжіння та вага приблизно дорівнюватимуть 20 Н.

Для зображення векторів сили тяжкості та ваги на малюнку необхідно вибрати та показати на малюнку масштаб у вигляді відрізка, що відповідає певному значенню сили (наприклад, 10 Н).

Тіло на малюнку зобразимо у вигляді кулі. Точка застосування сили тяжіння - центр цієї кулі. Силу зобразимо у вигляді стрілки, початок якої розташовано у точці докладання сили. Стрілки направимо вертикально вниз, оскільки сила тяжіння спрямована до центру Землі. Довжина стрілки, відповідно до обраного масштабу, дорівнює двом відрізкам. Поряд зі стрілкою зображуємо літеру, якою позначається сила тяжіння. Так як на кресленні ми вказали напрям сили, то над літерою ставиться маленька стрілка, щоб наголосити, що ми зображаємо векторнувеличину.

Оскільки вага тіла прикладена до підвісу, початок стрілки, що зображує вагу, поміщаємо в нижній частині підвісу. При зображенні також дотримуємося масштабу. Поруч поміщаємо букву, що позначає вагу, не забуваючи над буквою помістити невелику стрілку.

Повне вирішення завдання виглядатиме так (Мал. 5).

Мал. 5. Оформлене рішення задачі

Ще раз зверніть увагу на те, що в розглянутому вище завданні чисельні значення та напрямки сили тяжкості та ваги виявилися однаковими, а точки додатку – різними.

При розрахунку та зображенні будь-якої сили необхідно враховувати три фактори:

· Чисельне значення (модуль) сили;

· Напрямок сили;

· Точку застосування сили.

Сила – фізична величина, що описує дію одного тіла на інше. Зазвичай вона позначається буквою F. Одиниця виміру сили - ньютон. Щоб розрахувати значення сили тяжкості, необхідно знати прискорення вільного падіння, яке біля Землі становить 9,8 Н/кг. З такою силою Земля притягує себе тіло масою 1 кг. При зображенні сили необхідно враховувати її числове значення, напрям і точку програми.

Список литературы

1. Перишкін А. В. Фізика. 7 кл. - 14-те вид., стереотип. - М: Дрофа, 2010.
2. Перишкін А. В. Збірник завдань з фізики, 7-9 кл.: 5-те вид., Стереотип. – М: Видавництво «Іспит», 2010.
3. Збірник завдань з фізики для 7-9 класів загальноосвітніх установ. - 17-те вид. - М: Просвітництво, 2004.

1. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().
2. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().
3. Єдина колекція цифрових освітніх ресурсів ().

Домашнє завдання

1. Лукашик В. І., Іванова Є. В. Збірник завдань з фізики для 7-9 класів №327, 335-338, 351.

Що таке динамометр

Динамометр(Від грецького слова "динаміс" - сила) - це прилад для вимірювання сили.

Існують різні конструкціїдинамометрів. Силу тяги тракторів, тягачів, буксирів тощо вимірюють за допомогою тягових динамометрів(Рис. 35).

Для вимірювання м'язової сили руки використовують медичний динамометр - силомір(Рис. 36).

На малюнку 37 зображено навчальний пружинний динамометр , розрахований на вимір сил до 4 Н. Він складається із сталевої пружини з покажчиком і гачком, прикріпленої до пластмасової (у старих конструкціях до дерев'яної) основи, на яку нанесена шкала (літера "N" на шкалі динамометра - це міжнародне позначенняньютона).

Малюнок 35, 36, 37, 38. Різні види динамометрів.
Дія пружинного динамометра заснована на врівноважуванні сили, що вимірювається силою пружності пружини.

Градуюванняпружини динамометра (тобто створення шкали з поділками) можна здійснити в такий спосіб. До основи динамометра (під пружиною) прикріплюють смужку білого паперу. Потім відзначають положення покажчика при нерозтягнутій пружині - це нульовий поділ (рис. 38 а). Після цього до гачка підвішують вантаж масою 102 г. На цей вантаж діє сила тяжіння 1 Н. Під дією цього вантажу пружина розтягується і покажчик переміщається вниз. У положенні рівноваги сила тяжіння, що діє на вантаж, врівноважується протилежно спрямованою силою пружності.

Отже, розтяг пружини при цьому відповідатиме силі пружності, що дорівнює 1 Н. Тому нове положення покажчика відзначають на папері цифрою 1 (рис. 38,6).

Потім до першого вантажу підвішують ще один такий же, збільшуючи тим самим загальну масу до 204 г, а силу тяжкості - до 2 Н. Відповідне положення вказівника відзначають цифрою 2. Після цього прикріплюють третій, а потім четвертий вантаж, щоразу відзначаючи положення вказівника відповідної цифрою.

Для того щоб можна було вимірювати десяті частки Ньютона, кожну з відстаней між відмітками 0 і 1, 1 і 2, 2 і 3, 3 і 4 ділять на десять рівних частин. Така побудова шкали можлива завдяки закону Гука, з якого випливає, що сила пружності пружини збільшується в стільки ж разів, скільки разів збільшується її подовження.

Динамометр можна застосовувати і для виміру ваги тіла.

Вагомтіла називають силу, з якою воно тисне на горизонтальну опору або розтягує вертикальний підвіс.
Р – вага тіла.
Якщо до вертикально розташованого пружинного динамометра прикріпити вантаж, то після того, як вантаж розтягне пружину і зупиниться, на гачок динамометра діятимуть дві сили: сила пружності F упр і вага вантажу Р. Ці сили будуть протилежні у напрямку, але рівні за величиною. Тому динамометр дозволяє виміряти як силу пружності (і рівну їй силу тяжкості вантажу), а й вага тіла Р.

Вага тіла, що покоїться, а також рівномірно і прямолінійно рухається (щодо Землі) дорівнює діючої на нього силі тяжкості:
P = mg

Незважаючи на збіг формул, між силою тяжкості та вагою тіла є суттєва відмінність. Сила тяжіння прикладена до тіла, на яке діє Земля, а вага тіла прикладена до підвісу або опори, на яку це тіло тисне. Якщо обидві ці сили зобразити у вигляді стрілок, що вказують їх напрямок (а спрямовані ці сили вертикально вниз), це буде виглядати так, як показано на малюнку 39.

Малюнок 39. Зображення сили тяжкості та сили, що додається до опори (ваги тіла).

Вагу тіла не слід плутати із його масою. Маса тіла вимірюється у кілограмах, а вага тіла (як і будь-яка інша сила у фізиці) – у ньютонах. Вага тіла має напрямок, а маса жодного спрямування не має.

Види динамометрів

З вивченої теми на сьогоднішньому уроці ми з вами з'ясували, що таке динамометр і що він використовуються для вимірювання сили або моменту сили.

Такий прилад як динамометр має пружний елемент, який складається з силової ланки та відлікового пристрою. Під час вимірювання вимірюване посилення в силовій ланці динамометра тягне за собою деформацію, яка за допомогою передачі або безпосередньо несе інформацію відлікового пристрою.

За допомогою динамометра можна виміряти різні зусилля, починаючи від часток ньютонів і до 1 Мн (100 тс).

А тепер давайте детальніше зупинимося і дізнаємося, які бувають види динамометрів і де вони застосовуються.

За своїм принципом дії динамометри поділяються на:

Електронні;
механічні;
гідравлічні.

Механічні динамометри у свою чергу бувають пружинні та важільні.

Механічний динамометр

Найвідомішим, найпростішим і найчастіше використовуваним є механічний динамометр. Також ми з вами вже знаємо, що такі динамометри поділяються на пружинний та важільний.

До пружинного динамометра відносять такий прилад, де відбувається вплив сили на пружину. Пружина у разі має властивість розтягуватися чи стискатися. Якщо бути точнішим, можна сказати, що в цьому випадку принцип роботи можна визначити за допомогою закону Гука. Прикладом механічного динамометра може бути відомий кожному безмін.

На відміну від пружинного динамометра, важіль має ще меншу точність і сильно залежить від таких зовнішніх умовяк температура.

Гідравлічний динамометр

Але не завжди зручно використовувати механічні динамометри. Ось, наприклад, при взаємовідносинах з рідинами краще буде використовувати гідравлічні динамометри, так як у цьому випадку причина криється у виникненні тиску, що виштовхує рідину з судини, де фіксується за допомогою спеціального апарату кількість рідини, що надходить.

Гідравлічний динамометр також має свої недоліки. Цей апарат має досить складну конструкцію, має невисоку точність і також піддається зовнішнім впливамдовкілля.

Електричний динамометр

На відміну від механічних динамометрів, які мають досить таки просту конструкцію, електричний динамометрвиник нещодавно і є лише кілька десятиліть. Його основними елементами є датчики, за допомогою яких відбувається аналіз даних показань деформації під дією сили за допомогою перетворення даних електричний сигнал, обробки сигналу і його запису в пам'ять приладу.

У наш час цей вид динамометра є найпопулярнішим і найчастіше вживаним. Перевагою цього приладу є його невеликий розмірта невелика залежність від змін зовнішніх впливів.

Але крім перелічених видів динамометрів існують й інші їх класифікації, які застосовуються за призначенням. До цих видів приладів можна віднести і такий важливий прилад як медичний динамометр.

За допомогою кистьового динамометра можна визначити стан людських м'язів та дізнатися про фізичну форму людини. Такий апарат просто необхідний при реабілітації людини після травми і здійснення контролю над відновними процесами.

І хоча різні динамометри мають свої плюси та мінуси, але кожен із них знаходить своє застосування. Адже, якщо механічний динамометр на виробництві і не зовсім зручний, то для використання в побуті він незамінний завдяки своїй простоті та наочності. Але, звичайно ж, найбільш вживаним все ж таки, залишається електричний динамометр, хоча і має досить складну конструкцію.

Запитання

1. Що таке динамометр?
2. На чому ґрунтується дія пружинного динамометра?
3. Що називають вагою тіла?
4. За якою формулою знаходиться вага тіла, що покоїться?
5. Чим відрізняється вага тіла від сили тяжіння та маси тіла?

Принцип дії динамометра відомий не дуже великою кількістюлюдей, власне, як і саме цей прилад. Ми виправимо це непорозуміння, склавши коротку характеристикутакого інструменту. Можливо, він міг би вирішити деякі ваші завдання, а ви про це не здогадувалися!

Що вимірюють за допомогою динамометра?

Його відносять до приладів, що вимірюють сили чи силові моменти. Промислові підприємства, На яких потрібні силові вимірювання, застосовують подібні пристрої. Часто вони необхідні для того, щоб здійснити планові перевірки стендів, а також агрегатів, які призначені для різних випробувань.

Використовують їх при перевірках силових приладів, коли потрібно визначити сили 1 або 3 розрядів. Широко застосовуються дані прилади і як еталонні засоби за ГОСТом 8.065 і в тих роботах, де потрібно проводити калібрування.

Першим приладом, що допомагав виміряти сили, були ваги. Вперше їхнє зображення з'явилося у пресі в сімнадцятому столітті. У наступному столітті Сальтер був запропонований для подібних цілей пристрій з пружиною, за допомогою вантажу вона розтягувалася.

Був прилад із циферблатом, там вимір виконувався замкненою кільцеподібною пружиною. Вже пізніше з'явилися натиски Проні та динамометри Томсона, Броуна, Межі та Геффнер-Альтенека. Останні моделі вдосконалили, і на сьогоднішній день представилася можливість використовувати їх у багатьох галузях.

Основні елементи, які включають динамометри розтягування: силова ланка (пружний елемент) та відліковий пристрій. У силовій ланці йде безпосередньо вимір зусиль: там відбувається деформація чи невеликі коливання. З їхньою допомогою і передаються сигнали на відліковий пристрій. Такими інструментами вимірюються зусилля у таких одиницях виміру, як Ньютони та кілограм-сила.

Отже, що вимірюють динамометром, ми розібралися, тепер подивимося, як підрозділяються дані прилади за принципом дії.

Вони бувають механічними, які класифікують на пружинні та важільні, гідравлічними та електричними.. Крім таких прикладних завдань, бувають і специфічні різновидисилового приладу, наприклад, гальмівні та трансмісійні.Тепер зупинимося на кожному детальніше.

Види силомірних інструментів – як вони працюють?

Механічні інструменти такого виду діляться на пружинні та важільні.

• Ручний пружинний динамометр влаштований так, що сила передається пружинам, вони, у свою чергу, стискатимуться і розтягуватимуться, а напрямок будуть створювати прикладені сили. Після стискань і розтягувань на приладі буде видно показники. Ось вони і будуть основними величинами, саме їх і реєструє.
• У важільних моделях деформація утворюється за допомогою встановленого важеля.

Принцип роботи гідравлічного приладу заснований на зміщення вимірюваної силою рідин з циліндрів. У конструкції є спеціальний циліндричний пристрій, заповнений рідиною. Коли на пристрої створюється зусилля, то рідина підходить до трубки і потім до апарату, який записує і реєструє показники. Таким нехитрим законом фізики вдалося створити досить точний прилад.

А що ж, що вимірюється динамометром електричного типу? Прилади такого виду складаються з датчиків, за допомогою яких перетворюється деформація від впливів сил в електричні сигнали. Також є і додаткові датчики, вони посилюють та записують електричні сигнали від перших датчиків.

Якщо необхідно перетворювати сили або силові моменти на деформацію, потрібно користуватися індуктивними, п'єзоелектричними, тензорезисторними і вібраційно-частотними датчиками опорів.

Коли буде створюватися силовий момент, то датчик відразу деформуватиметься, а струми мосту опорів будуть змінюватися. У електричних сигналів сили завжди пропорційні деформаціям елементів, а відтак і силам впливів. За допомогою другого датчика посилюватиметься сигнал, а показники записуватимуться для наступної обробки.

Принцип роботи гальмівного вимірювача сили ґрунтується на поглинанні потужностей обстежуваних агрегатів. Прилади такого типу відрізняються конструктивними рішеннями, тобто можуть бути встановлені в гальма різних видів. Це можуть бути гідравлічні гальма проні або електромагнітні, а за допомогою двигунів визначається потужність.

Під час роботи відбувається вплив на вал, і обертальними зусиллями або моментами, що крутять, відбувається вимірювання приладом. Найчастіше вимірюється швидкість обертань валів з допомогою тахометра.

Результати вимірювань зіставляються, знаходиться вхідна та вихідна потужності приладу. За допомогою гідравлічного гальма можна виміряти потужність на агрегатах з високими оборотами.

У приладах трансмісійного типу встановлено пристрій – тензодатчик. Він тісно пов'язаний з приводним валом, з його допомогою відбувається і вимірювання деформацій кручень. Деформації змінюють електричні опорина тензодатчику. Найчастіше такими приладами користуються на суднових двигунах.

Чому не кожен чув про динамометр?

Чому ми рідко чуємо про використання цього пристрою? Насправді це дуже специфічний прилад, і сфери його застосування не такі доступні. Наприклад, інструменти для вимірювання сили широко застосовуються там, де необхідно вимірювати необхідну потужність для стиснення стулок. Це майже всі системи, що автоматично закриваються.

Роботу таких приладів можна побачити у дверях трамваїв чи автобусів. Під контролем такого пристосування відкриваються двері у вагонах поїздів, метро, ​​вантажних та пасажирських ліфтів, гаражних воріт, автомобільних вікон, люків, що зсуваються на даху.

Якщо згадати деякі випадки з життя, то можна уявити різні травми від таких дверей. Тому при розробці будь-яких конструкцій з такими приладами створені спеціальні норми та правила, не тільки пов'язані з установками, а й з їх використанням.

При розробці розраховуються всі необхідні значеннясил стисків, особливо якщо це системи, що закриваються. Виробники враховують усі показники при конструюванні таких механізмів.

Як розвивається цей пристрій сьогодні?

Сучасна промисловість не зупиняється на досягнутому. Появи таких приладів у житті людей дозволили створювати багато корисних пристроїв, які полегшують життя Виробники використовують нові відкриття, нові технології.

Поступово старі моделі йдуть з ужитку і з'являються нові, зручніші. Так, на сьогоднішній день замість звичних механічних дедалі більше використовуються електронні силоміри. Вони відрізняються складовими елементами.

Пристрій електронних приладів містить тензодатчик, тобто силовий датчик, вимірювальні індикатори та з'єднувальні дроти чи радіоканали. Принцип роботи такого виду приладу заснований на вимірі деформацій тензометричним датчиком за рахунок впливу сил, що прикладаються. У процесі роботи утворюється електричний сигнал, повністю прямо пропорційний до повідомленої деформації. Отримані показники є силовими величинами.

В даний час саме такими приладами користуються в багатьох промислових галузях для перевірки випробувальних машин, або стендів. Тому виробники намагаються випускати частіше такі прилади, призначення яких – визначати як змінюються, а й статичні сили розтягувань і стискань.

Остання модель вимірювального приладу СІУ2 та СІУпрацює саме за допомогою інструменту стискань. Їх застосування найбільше затребуване на підприємствах, де необхідно проводити перевірки випробувальних конструкцій.

Динамометрами вимірюють кистьовий м'язовий тонус у дітей та дорослих з метою визначення загальної працездатності та сили людини, а також для відстеження в динаміці процесу відновлення після перенесених травм у процесі підготовки спортсменів для проведення динамометрії під час диспансеризації населення. Сучасні приладипоказують силу деканьютонах (даН). Ця одиниця є аналогом кілограм-сили (кгс).

Принцип роботи динамометра

Робота динамометра ґрунтується на законі фізики, згідно з яким деформація, що виникає у пружині чи іншому пружним тілом, Прямо пропорційна прикладеному до тіла зусиллю (напрузі). Цей закон носить ім'я Гука - англійського вченого, який жив у 17 столітті.

Закон Гука говорить про те, що у відповідь на деформацію якогось тіла з'являється сила, яка прагне повернути початкову формута вихідний розмір даного тіла. Вона називається силою пружності.

Найпростіший динамометр є сукупністю двох пристроїв – силового та відлікового!

Зусилля, що додається до приладу, є деформацією його силової ланки. За допомогою електричного сигналу (або механічного) деформація передається на відлікову ланку, яка може бути цифровою або аналоговою.

Одиницею виміру приладу є ньютон (Н) – міжнародна одиниця виміру сили.

Якщо ваги показують масу тіла людини, то за показаннями динамометра можна будувати висновки про силу, яку людина прикладає, деформуючи приладову пружину.

Сучасний прилад для динамометрії- це контрольно-вимірювальний пристрій, який широко використовують у медицині для виміру у людей сили розтягування або стиснення, що вимірюється в ньютонах, а також моменту сили в кілограм-силах.

Конструкція пристрою дозволяє людині самостійно виміряти свою м'язову силу!

Основні види динамометрів у медицині

Перші динамометричні пристрої, що були пружинні механізми, були створені в середині 18 століття. Пружина у яких під впливом вантажу розтягувалася певну довжину. Поділ на шкалі, що показують подовження пружини, відповідали масі вантажу. Через деякий час був винайдений циферблатний прилад з круглою пружиноюзамкнутий контур. Після пристроїв з механізмами розтягування винайшли конструкції, що працюють при натиску.

Сьогодні існують динамометри наступних типів:

• Механічні.
• Гідравлічні.
• Електронні.

Прилади з механічним принципом дії:

• Важельні.
• Пружинні.

Зустрічаються моделі динамометричних приладів, в яких задіяні одразу два види силових пристроїв!

У медичної практикинайчастіше використовуються такі види приладів:

1. Механічний пружинний . Зусилля в ньому передається пружині, що стискається або розтягується. Значення сили пружності у своїй суворо пропорційно величині деформуючого впливу. Пружинний принцип роботи застосовано у найпростішому безміні.
2. Механічний важільний. Деформуючий зусилля передається в даному приладіза допомогою важеля. Покази динамометра реєструють величину деформації. На такому алгоритмі дії заснована робота автомобільного динамометричного ключа. Точність свідчень обох механічних пристроївзалежить від температури довкілля.
3. Гідравлічний. Під впливом сили, що вимірювається приладом, рідина видавлюється з гідроциліндра. Потім вона проходить по трубці і надходить на записуючий датчик, що реєструє точну кількість. Даний прилад точніше за своїх механічних побратимів, але набагато складніше у виготовленні. Достовірність показань тут безпосередньо залежить від точності дозування рідини та від якості герметичності.
4. Електронний. У ньому деформуюче зусилля, що надходить на датчик, перетворюється в електричний сигнал. Крім того, у приладі є ще один датчик. Він підсилює сигнал, що надходить на перший датчик, та фіксує його в пам'яті пристрою.

В електронних конструкціях застосовуються типи індуктивних, п'єзоелектричних та інших датчиків. У процесі деформації датчика опір зростає – як наслідок, змінюються струми. В результаті, сила тиску на датчик виявляється прямо пропорційною силі електричного сигналу, що передається приладом.

Електричний динамометр – це високоточний, невеликий за габаритами та легкий за вагою прилад!

Чим відрізняється кистьовий чи ручний динамометр від станового?

У медицині динамометричні пристрої застосовуються для визначення сили, оцінки працездатності та витривалості людського організму. За допомогою цих нескладних приладів можна зробити досить точний висновок про стан м'язів людини.

Для медичних цілей застосовуються в основному ручні динамометри та станові моделі приладів!

Варіант ручного динамометра визначає м'язову силу пальців рук людини, що стискає його своїм пензлем. Звідси і друга назва – кистьовий. Даним приладом користуються фізіотерапевти, щоб оцінювати в динаміці відновлення м'язової сили пацієнта після перенесеної травми. Кістовими динамометрамишироко користуються в експедиторських та транспортних компаніяхпри тестуванні новоприйнятих працівників. Їх застосовують також у правоохоронних органах, МНС та збройних силах, в організаціях професійного спорту та фітнес-клубах.

Сьогодні випускаються ручні приладимеханічної та електронної модифікацій. Точність вимірів з їх допомогою залежить від дотримання людиною певних правилпри вимірах.

Правила ці дуже прості і полягають у наступному:

• Другу, вільну рукутреба розслабити та опустити вниз.
• Потім її потрібно відвести убік і розташувати перпендикулярно до тулуба.
• Руку з пристроєм слід витягнути вперед.
• Стискати динамометр пензлем слід за командою настільки сильно, наскільки це можливо.

За цим алгоритмом виробляється вимір сили кожної руки почергово, кілька разів поспіль.

З отриманих результатів кожної руки вибирається той, який краще!

При наростанні м'язової масиу процесі тренувань показники, отримані з допомогою динамометра, покращуються.

Точні абсолютні показникиотримати досить важко, тому що на них впливає безліч суб'єктивних факторів. Тому до уваги береться, як правило, величина відносної сили кистей рук. Для її обчислення виміряну динамометром силу у кілограмах множать на сто, а потім ділять на вагу тіла людини. У людей, які не займаються професійно спортом, відносний показник дорівнює 45-50 одиниць для жінок та 60-70 одиниць – для чоловіків.

За допомогою станових динамометрів можна протестувати на статичну силу і витривалість усі м'язи, що згинають та розгинають корпус людини!

Становий прилад схожий зовні на ножний еспандер. Його складові – це рукоятка, підставка під ноги, трос, оснащений датчиком вимірювальний приладі пристрій, що відраховує.

Для вимірювання м'язової сили людині потрібно:

• Встати обома ногами на підніжку приладу.
• Нахилити корпус вперед, згинаючись у попереку.
• Взятися на ручку динамометра обома руками.
• Ноги у колінах при цьому не згинати.
• Потім рукоятку приладу потрібно потягнути на себе щосили.

Принцип розрахунку відносних показниківдля станових приладів такий самий, як і для ручних. Але величини індексів значно вищі. При індексі до 170 одиниць станова сила оцінюється як низька. Показники від 170 до 200 одиниць говорять про силу нижче за середні значення.

Середньою вважається сила м'язів, що випрямляють тіло при значеннях індексу від двохсот до двохсот тридцяти. Індекс від 230 до 260 одиниць свідчить про значення вище середнього. А понад двісті шістдесят – це показники високої сили, що розгинає тулуб.

Навіщо треба знати силові показники?

На силу м'язів людини впливають її стать та вік, вага тіла та рівень втоми. Багато в чому залежить показник сили від часу доби та типу м'язового тренування.

Помічено, що у середині дня фіксується, як правило, максимальне значенняцього показника. А вранці та ввечері – мінімальне.

Водночас нормальна м'язова силаконкретної людини може бути ослаблена у зв'язку з тим, що:

• Він хворіє на якесь захворювання або відчуває тимчасове нездужання.
• Людина перебуває у стані депресії чи стресу.
• З ряду причин збився звичний для його організму режим харчування та порядок дня.

Найчастіше дані показники знижено в осіб похилого віку та у людей, які не підтримують себе у належній фізичній формі.

Лікарі призначають пацієнтам вимірювання м'язової сили на динамометрі для контролю фізичного розвиткуяк дітей та підлітків, так і дорослих людей.

Під час проведення вимірів необхідно стежити, щоб у початковому положенні стрілка приладу стояла на нульовій позначці!

Після виміру показання обов'язково записуються. Це допоможе медикам надалі оцінити зміну стану здоров'я за певний проміжок часу.

Тим, у кого показники м'язової сили невисокі, лікарі рекомендують заняття прийнятним видом спорту. Адже фізичні вправи робляться не лише для нарощування біцепсів. Насамперед, вони зміцнюють імунітет організму, підвищують його працездатність.

Динамометрами вимірюють кистьовий м'язовий тонус у дітей та дорослих з метою визначення загальної працездатності та сили людини, а також для відстеження в динаміці процесу відновлення після перенесених травм у процесі підготовки спортсменів для проведення динамометрії під час диспансеризації населення. Сучасні прилади показують силу деканьютонах (даН). Ця одиниця є аналогом кілограм-сили (кгс).

Принцип роботи динамометра

Робота динамометраґрунтується на законі фізики, згідно з яким деформація, що виникає у пружині або іншому пружному тілі, прямо пропорційна докладеному до тіла зусилля (напрузі). Цей закон носить ім'я Гука - англійського вченого, який жив у 17 столітті.

Закон Гука говорить про те, що у відповідь на деформацію якогось тіла з'являється сила, яка прагне повернути початкову форму та вихідний розмір даного тіла. Вона називається силою пружності.

Найпростіший динамометр є сукупністю двох пристроїв – силового та відлікового!

Зусилля, що додається до приладу, є деформацією його силової ланки. За допомогою електричного сигналу (або механічного) деформація передається на відлікову ланку, яка може бути цифровою або аналоговою.

Одиницею виміру приладу є ньютон (Н) – міжнародна одиниця виміру сили.

Якщо ваги показують масу тіла людини, то за показаннями динамометра можна будувати висновки про силу, яку людина прикладає, деформуючи приладову пружину.

Сучасний прилад для динамометрії— це контрольно-вимірювальний пристрій, який широко використовують у медицині для виміру у людей сили розтягування або стиснення, що вимірюється в ньютонах, а також моменту сили в кілограм-силах.

Конструкція пристрою дозволяє людині самостійно виміряти свою м'язову силу!

Основні види динамометрів у медицині

Перші динамометричні пристрої, що були пружинні механізми, були створені в середині 18 століття. Пружина у яких під впливом вантажу розтягувалася певну довжину. Поділ на шкалі, що показують подовження пружини, відповідали масі вантажу. Через деякий час був винайдений циферблатний прилад із круглою пружиною замкнутого контуру. Після пристроїв з механізмами розтягування винайшли конструкції, що працюють при натиску.

Сьогодні існують динамометри наступних типів:

• Механічні.
• Гідравлічні.
• Електронні.

Прилади з механічним принципом дії:

• Важельні.
• Пружинні.

Зустрічаються моделі динамометричних приладів, в яких задіяні одразу два види силових пристроїв!

У медичній практиці найчастіше використовуються такі види приладів:

В електронних конструкціях застосовуються типи індуктивних, п'єзоелектричних та інших датчиків. У процесі деформації датчика опір зростає як наслідок змінюються струми. В результаті, сила тиску на датчик виявляється прямо пропорційною силою електричного сигналу, що передається приладом.

Електричний динамометр – це високоточний, невеликий за габаритами та легкий за вагою прилад!

Чим відрізняється кистьовий чи ручний динамометр від станового?

У медицині динамометричні пристрої застосовуються визначення сили, оцінки працездатності і витривалості людського організму. За допомогою цих нескладних приладів можна зробити досить точний висновок про стан м'язів людини.

Для медичних цілей застосовуються в основному ручні динамометри та станові моделі приладів!

Варіант ручного динамометравизначає м'язову силу пальців рук людини, що стискає його своїм пензлем. Звідси і друга назва – кистьовий. Даним приладом користуються фізіотерапевти, щоб оцінювати в динаміці відновлення м'язової сили пацієнта після перенесеної травми. Кістовими динамометрамишироко користуються в експедиторських і транспортних компаніях під час тестування новоприйнятих працівників. Їх застосовують також у правоохоронних органах, МНС та збройних силах, в організаціях професійного спорту та фітнес-клубах.

Сьогодні випускаються ручні прилади механічної та електронної модифікацій. Точність вимірів з допомогою залежить від дотримання людиною певних правил при вимірах.

Правила ці дуже прості і полягають у наступному:

• Другу вільну руку треба розслабити і опустити вниз.
• Потім її потрібно відвести убік і розташувати перпендикулярно до тулуба.
• Руку з пристроєм слід витягнути вперед.
• Стискати динамометр пензлем слід за командою настільки сильно, наскільки це можливо.

За цим алгоритмом виробляється вимір сили кожної руки почергово, кілька разів поспіль.

З отриманих результатів кожної руки вибирається той, який краще!

При наростанні м'язової маси у процесі тренувань показники, отримані з допомогою динамометра, покращуються.

Точні абсолютні показникиотримати досить важко, тому що на них впливає безліч суб'єктивних факторів. Тому до уваги береться, як правило, величина відносної сили кистей рук. Для її обчислення виміряну динамометром силу у кілограмах множать на сто, а потім ділять на вагу тіла людини. У людей, які не займаються професійним спортом, відносний показник дорівнює 45-50 одиниць для жінок і 60-70 одиниць - для чоловіків.

За допомогою станових динамометрів можна протестувати на статичну силу і витривалість усі м'язи, що згинають та розгинають корпус людини!

Становий прилад схожий зовні на ножний еспандер. Його складові - це рукоятка, підставка під ноги, трос, оснащений датчиком вимірювальний прилад і пристрій, що відраховує.

Для вимірювання м'язової сили людині потрібно:

• Встати обома ногами на підніжку приладу.
• Нахилити корпус вперед, згинаючись у попереку.
• Взятися на ручку динамометра обома руками.
• Ноги у колінах при цьому не згинати.
• Потім рукоятку приладу потрібно потягнути на себе щосили.

Принцип розрахунку відносних показниківдля станових приладів такий самий, як і для ручних. Але величини індексів значно вищі. При індексі до 170 одиниць станова сила оцінюється як низька. Показники від 170 до 200 одиниць говорять про силу нижче за середні значення. Середньою вважається сила м'язів, що випрямляють тіло при значеннях індексу від двохсот до двохсот тридцяти. Індекс від 230 до 260 одиниць свідчить про значення вище середнього. А понад двісті шістдесят – це показники високої сили, що розгинає тулуб.

Навіщо треба знати силові показники?

На силу м'язів людини впливають її стать та вік, вага тіла та рівень втоми. Багато в чому залежить показник сили від часу доби та типу м'язового тренування.

Помічено, що у середині дня фіксується, як правило, максимальне значення цього показника. А вранці та ввечері – мінімальне.

У той же час нормальна м'язова сила конкретної людини може бути ослаблена у зв'язку з тим, що:

• Він хворіє на якесь захворювання або відчуває тимчасове нездужання.
• Людина перебуває у стані депресії чи стресу.
• З ряду причин збився звичний для його організму режим харчування та порядок дня.

Найчастіше дані показники знижено в осіб похилого віку та у людей, які не підтримують себе у належній фізичній формі.

Лікарі призначають пацієнтам вимірювання м'язової сили на динамометрі для контролю фізичного розвитку як дітей та підлітків, так і дорослих людей.

Під час проведення вимірів необхідно стежити, щоб у початковому положенні стрілка приладу стояла на нульовій позначці!

Після виміру показання обов'язково записуються. Це допоможе медикам надалі оцінити зміну стану здоров'я за певний проміжок часу.

Тим, у кого показники м'язової сили невисокі, лікарі рекомендують заняття прийнятним видом спорту. Адже фізичні вправи робляться не лише для нарощування біцепсів. Насамперед, вони зміцнюють імунітет організму, підвищують його працездатність.

Огляд популярних моделей та цін на динамометри медичних

У Росії її виробляється кілька різновидів медичних динамометричних приладів. Серед них є механічні та електронні моделі. Для дорослих та дітей випускаються станові та кистьові пристрої різної цінової категорії.

Динамометр кистьовий ДК-25, ДК-50, ДК-100, ДК-140

Перелічені моделі відносяться до категорії механічних пружинних приладів. Вони призначаються для вимірювання м'язової сили у людей різного вікута стану здоров'я. Пристрої для динамометрії потрібні в поліклініках та диспансерах, у санаторно-оздоровчих та клінічних установах, у секціях різних видівспорту.

Принцип роботи, форма та розмір даних моделей мало відрізняються між собою. Головна різниця – у діапазоні вимірювань.

Цифри, що входять до найменування приладу, свідчать про верхню межу діапазону!

Зокрема, ДК-25 – це динамометр кистьовий, що дозволяє вимірювати чинність максимум до 25 деканьютонів. Прилад ДК-140 має верхню межу вимірювань, що дорівнює 140 деканьютонів.

Вартість ручних пружинних моделей становить від 3100 до 3900 рублів.

Дані моделі є ручними електронними приладами, що випускаються для вимірювання кистьової м'язової сили пацієнтів. Їх використовують у клініках, стаціонарах, реабілітаційних центрах, у шкільних медичних кабінетах. Вони застосовуються також у професійному та аматорському спорті та у фізіологічній практиці.

Прилад ДМЕР-120випускається для дорослих. При стисненні пензлем корпусу динамометра м'язова сила, що прикладається, перетворюється в електричний сигнал певної частоти. Отримані показання проходять обробку у цифровому мікропроцесорі. Пристрій оснащений рідкокристалічним табло з індикатором, на який виводиться остаточний результат. З його допомогою можна проводити вимірювання в межах від 2 до 120 даН.

Існує варіант виконання даної моделі з індикатором, винесеним за межі приладу!

Ціна моделі складає близько чотирьох тисяч карбованців. Виконання з виносним індикатором коштує на 500 рублів дорожче. Конструкція має автономну системуживлення від акумуляторних елементів.

ДМЕР-30– це дитячий динамометр. Їм вимірюють силу м'язів рук у дітей старшого та середнього віку.

Дитині зручно тримати в руці цей прилад, тому що вона має корпус невеликого розміру!

Крім того, прилад дуже легкий – він важить лише 90 гр. Пристрій може працювати у двох режимах. Звичайний режим після вимірів потрібно вимикати вручну. В економічному

режимі передбачено автоматичне самовідключення приладу за одну хвилину після виконання виміру. Максимальна межа вимірювання у цьому приладі становить 30 даН. Вартість цієї моделі - 3400-3600 рублів.

Цей динамометричний прилад має діапазон виміру від 20 до 200 даН. Корпус станового вимірювача сили виконаний із матеріалу силуміну та покритий лаком. Пружинна частина виготовлена ​​з нікельованої сталі.

Пристрій визначає статичну витривалість і силу м'язів корпусу людини, що згинають і розгинають!

Прилад оснащений спеціальним дзеркалом, завдяки якому можна бачити показання шкали під час м'язового зусилля.

Становий динамометр використовується в кабінетах лікувальної фізкультури, в ортопедичних та неврологічних клініках, у науково-дослідних лабораторіях та у спорті.

Ціна станового динамометричного пристрою знаходиться в межах 9950-12250 руб.