Кгс - это единица измерения силы, применяемая в технике
Кгс является хорошо знакомой многим инженерам и техническим специалистам единицей измерения силы. Однако не все знают, что означают эти три буквы и откуда взялась эта единица измерения. Давайте разберемся!
Определение кгс
Итак, что такое кгс? Расшифровка этого термина выглядит следующим образом:
- кг - килограмм
- с - сила
То есть кгс буквально означает "килограмм силы". Согласно официальному определению, принятому в 1901 году на 3-й Генеральной конференции по мерам и весам, килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящемуся телу массой 1 кг ускорение 9,80665 м/с2 (ускорение свободного падения).
Таким образом, 1 кгс - это сила, которая ускоряет тело массой 1 кг с ускорением свободного падения. Кгс сколько? Численно 1 кгс равна 9,80665 Н (ньютон).
Из определения видно, что кгс тесно связана с массой тела и ускорением силы тяжести. Это определяет сферы применения кгс как удобной на практике единицы измерения сил и давления.
Кгс и законодательная метрология
Хотя кгс широко используется в технике, с точки зрения законодательной метрологии ее статус неоднозначен. Так, согласно документам Международной организации законодательной метрологии (МОЗМ), кгс относится к единицам измерения, "которые должны быть изъяты из обращения как можно скорее там, где они используются в настоящее время, и которые не должны вводиться, если они не используются".
Однако в Российской Федерации кгс, наряду с грамм-силой и тонной-силой, разрешена к использованию без ограничения срока действия "во всех областях".
В соответствии с Положением о единицах величин, допускаемых к применению в Российской Федерации, внесистемные единицы используются только в тех случаях, когда количественные значения величин "невозможно или нецелесообразно" выражать в единицах Международной системы единиц (СИ).
Таким образом, несмотря на рекомендации МОЗМ, в российской практике кгс сохраняет свои позиции как удобная внесистемная единица измерения силы.
Преимущества и недостатки кгс
Какие же преимущества и недостатки есть у кгс по сравнению с другими единицами измерения силы?
Основными достоинствами кгс являются:
- Простота и наглядность. Кгс легко представить как вес тела массой 1 кг.
- Удобство для инженерных расчетов в некоторых областях (например, для расчета давления).
- Традиционность использования в технике.
К недостаткам кгс можно отнести:
- Несоответствие стандартам СИ.
- Зависимость от гравитации, которая меняется в зависимости от широты местности.
- Сложность перевода в другие единицы измерения.
Таким образом, у кгс есть как свои плюсы, так и минусы. Главный из них - это удобство использования в инженерных расчетах для наглядного представления сил и давлений. Однако для точных измерений и международного сотрудничества лучше использовать стандартные единицы СИ.
Что такое кгс см2 расшифровка? Кгс на квадратный сантиметр - единица измерения давления, равная давлению силы в 1 кгс, приложенной перпендикулярно к поверхности площадью 1 см2.
Кгс и смежные величины
Помимо непосредственного измерения силы, кгс находит применение при работе со смежными физическими величинами.
Кгс и измерение давления
Одним из наиболее распространенных применений кгс является измерение давления. Единица "килограмм-сила на квадратный сантиметр" (кгс/см2) широко используется для измерения давления жидкостей и газов.
Преимущество кгс/см2 в том, что эта единица давления численно близка к нормальному атмосферному давлению на уровне моря. Это облегчает инженерные расчеты давления в трубопроводах, емкостях и другом оборудовании.
Связь кгс и лошадиных сил
Еще одно распространенное применение кгс - это измерение мощности двигателей в лошадиных силах (л.с.). Одна лошадиная сила определяется как мощность, развиваемая силой в 75 кгс, движущей тело со скоростью 1 м/с.
Такая связка кгс и м/с оказалась удобной для прикидочной оценки мощности паровых машин и двигателей внутреннего сгорания. Поэтому л.с. как единица измерения мощности используется до сих пор.
Кгс в авиации и космонавтике
В авиации и космонавтике для указания перегрузок также используют кгс. Например, если самолет совершает маневр с перегрузкой 5 кгс, это означает, что на пилота и конструкцию воздействует сила инерции, эквивалентная 5 кгс на каждый килограмм массы.
Аналогично, ракеты и космические аппараты рассчитываются на определенные предельные перегрузки в кгс или долях кгс.
Уточнение определения кгс
За более чем 100 лет использования кгс ее официальное определение претерпело некоторые изменения. Давайте сравним, как менялись формулировки.
Сравнение определений кгс
В оригинальном определении 1901 года говорилось:
Килограмм-сила равен силе, которая сообщает покоящейся массе, равной массе международного прототипа килограмма, ускорение, равное нормальному ускорению свободного падения (9,80665 м/с2).
В этом определении в качестве эталона массы использовался международный прототип килограмма, хранившийся в Международном бюро мер и весов в Севре под Парижем.
Однако в 2019 году был принят новый эталон килограмма, основанный на фиксированном значении постоянной Планка. Поэтому современные определения кгс выглядят так:
Килограмм-сила - единица силы в системе СИ, равная силе, которая сообщает телу массой 1 кг ускорение 1 м/с2.
Как видно, формулировка стала более простой и лаконичной после замены эталона килограмма. При этом численное значение кгс не изменилось.
Причины уточнения определения
Главной причиной уточнения формулировки стал переход на новый эталон килограмма. Кроме того, за прошедшее столетие выработалось более четкое понимание сути кгс как единицы измерения силы.
Следствия изменения формулировок
Уточненная формулировка определения кгс позволяет избежать привязки к конкретному физическому эталону. Это делает определение более универсальным и долговечным.
Кроме того, новая формулировка соответствует современным принципам системы СИ и подчеркивает связь кгс с основными единицами измерения.
Применение кгс за рубежом
Хотя в российской технической практике кгс широко распространена, в мировом масштабе ситуация иная. За границей ученые и практики в технических науках относятся совсем по-другому к пониманию кгс.