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N和Nm的区别

N和Nm是物理学中常用的两个单位,分别代表不同的物理量:

1. N(牛顿):是力的主单位,用于表示力的大小。1牛顿的定义是:使1千克质量的物体产生1米每秒平方加速度的力。公式为:F = m * a,其中F是力,m是质量,a是加速度。

啥是1千克?

千克(kg)是国际单位制(SI)中质量的基本单位。千克的定义经历了几次变化,以下是最新的定义:

1. 2019年5月20日起,千克的新定义是:对应普朗克常数 \( h \) 为 \( 6.62607015 \times 10^{-34} \) 焦耳·秒时的质量值。普朗克常数是量子力学中的基本常数,它描述了粒子的能量与其频率之间的关系。

2. 在此之前,千克的定义是:国际千克原器(IPK)的质量。国际千克原器是一个由铂铱合金制成的圆柱体,保存在法国巴黎的国际度量衡局(BIPM)。

3. 千克原器存在一些局限性,如质量会因表面污染或磨损而发生变化,因此难以精确复制。而普朗克常数是一个不随时间、空间变化的普适常数,以它为基础定义千克可以提高质量单位的稳定性和可复制性。

4. 千克的定义与其他基本单位(如米、秒)的定义方式保持一致,都是基于自然界的基本常数。

5. 千克是国际单位制中7个基本单位之一,其他6个分别是:米(长度)、秒(时间)、安培(电流)、开尔文(温度)、摩尔(物质的量)、坎德拉(光强)。

6. 千克的定义变化对日常生活的影响较小,因为1千克的质量变化非常微小,对大多数测量活动没有显著影响。但在科学研究和精密测量领域,新定义可以提高测量的准确性和可靠性。

总之,千克的新定义基于普朗克常数,以提高质量单位的稳定性和可复制性。这体现了国际单位制向更加普适、精确的方向发展的趋势。

普朗克常数(Planck constant),记为 \( h \),是量子力学中的一个基本物理常数,用于描述量子的大小。它在量子力学、计量学以及物理学的其他领域中扮演着重要角色。以下是关于普朗克常数的一些关键信息:

1. **定义**:普朗克常数是能量与频率之间的关系常数,表示为 \( E = h\nu \),其中 \( E \) 是能量,\( \nu \) 是频率。

2. **数值**:普朗克常数的数值是 \( 6.62607015 \times 10^{-34} \) 焦耳·秒(J·s)。

3. **约化普朗克常数**(reduced Planck constant),记为 \( \hbar \) 或 \( \frac{h}{2\pi} \),是角动量的最小衡量单位,数值为 \( 1.05457266(63) \times 10^{-34} \) 焦耳·秒(J·s)。

4. **应用**:普朗克常数在量子力学中有广泛应用,比如在海森堡的不确定性原理中,该原理表明了粒子的位置和动量不能同时被精确测量,其关系表达为 \( \Delta x \cdot \Delta p \geq \frac{\hbar}{2} \)。

5. **千克的新定义**:2019年5月20日起,千克的新定义与普朗克常数相关,定义为对应普朗克常数 \( h \) 为 \( 6.62607015 \times 10^{-34} \) 焦耳·秒时的质量值。

6. **历史**:普朗克常数由德国物理学家马克斯·普朗克在1900年提出,最初是为了解释黑体辐射的规律。

7. **重要性**:普朗克常数的引入不仅解释了黑体辐射现象,而且对量子力学的发展和量子理论的形成作出了重大贡献。

8. **波粒二象性**:普朗克常数是联系微观粒子波粒二象性的桥梁,通过 \( E=h\nu \) 和 \( P=h/\lambda \) 两个公式,将粒子的能量、动量与波动的频率、波长联系起来。

普朗克常数的发现和应用是现代物理学的重要里程碑,它揭示了自然界在微观尺度上的基本规律,对科学技术产生了深远的影响。

2. Nm(牛顿米):是功和能量的单位,也称为“焦耳”(J)。1牛顿米的定义是:力为1牛顿的物体在力的方向上移动1米时所做的功。公式为:W = F * d,其中W是功,F是力,d是位移。

两者的主要区别:

1. 代表的物理量不同:N表示力,Nm表示功或能量。

2. 定义不同:1N是使1kg物体产生1m/s²加速度的力;1Nm是在力的方向上使物体移动1m所做的功。

3. 应用领域不同:N常用于描述力的大小,如重力、摩擦力等;Nm常用于描述机械能、电能等。

4. 单位不同:N是力的单位,Nm是功或能量的单位。

总之,N和Nm虽然名字相似,但代表的物理量和含义完全不同,需要根据具体的物理情景来选择使用。

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  • 原文链接https://page.om.qq.com/page/O2Okuf25uLLM03H2RvVzEBsQ0
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