Швеллер 20 сколько весит 1 метр: Швеллер 20, цена за метр, купить оптом и в розницу с доставкой в Москве
alexxlab | 08.08.2023 | 0 | Разное
5.4 Масса и вес | University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу раздела вы сможете:
- Объяснять разницу между массой и весом
- Объясните, почему падающие объекты на Земле никогда не находятся в состоянии свободного падения
- Опишите понятие невесомости
Масса и вес часто используются как синонимы в повседневном разговоре. Например, наши медицинские записи часто показывают наш вес в килограммах, но никогда в правильных единицах измерения — ньютонах. Однако в физике есть важное различие. Вес — это притяжение Земли к объекту. Это зависит от удаленности от центра Земли. В отличие от веса, масса не зависит от местоположения. Масса объекта одинакова на Земле, на орбите или на поверхности Луны. 9{2}. [/latex]
Хотя почти во всем мире в качестве единицы силы используется ньютон, в США наиболее привычной единицей силы является фунт (фунт), где 1 Н = 0,225 фунта. lb человек весит 1000 Н.
Вес и гравитационная сила
Когда объект падает, он ускоряется по направлению к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что результирующая сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, результирующая сила, действующая на падающий объект, представляет собой гравитационную силу, обычно называемую ее вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс], или его сила тяжести, действующая на объект массой м . Вес можно обозначить как вектор, потому что он имеет направление; вниз — это, по определению, направление силы тяжести, и, следовательно, вес — это направленная вниз сила. Величина веса обозначается как w . Галилей сыграл важную роль в том, чтобы показать, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением g . Используя результат Галилея и второй закон Ньютона, мы можем вывести уравнение для веса.
Рассмотрим объект массой м , падающий на Землю. На него действует только нисходящая сила тяжести, которая представляет собой вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс]. Второй закон Ньютона гласит, что величина чистой внешней силы, действующей на объект, равна [латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = m \ overset {\ to }{a}. [/latex] Мы знаем, что ускорение объекта под действием силы тяжести равно [латекс] \overset{\to }{g}, [/latex] или [латекс] \overset{\to }{a}=\overset{ \к {г} [/латекс]. Подставив их во второй закон Ньютона, мы получим следующие уравнения. 9{2})=9,80\,\текст{N}. [/latex]
Когда чистая внешняя сила, действующая на объект, представляет собой его вес, мы говорим, что это свободное падение , то есть единственная сила, действующая на объект, — это гравитация. Однако, когда объекты на Земле падают вниз, они никогда не находятся в состоянии свободного падения, потому что на объект всегда действует некоторая направленная вверх сила сопротивления воздуха.
Ускорение свободного падения g слегка варьируется по поверхности Земли, поэтому вес объекта зависит от его местоположения и не является неотъемлемым свойством объекта. {2} [/латекс]. Таким образом, масса 1,0 кг имеет вес 90,8 с. ш. на Земле и всего около 1,7 с. ш. на Луне.
Самое широкое определение веса в этом смысле состоит в том, что вес объекта — это гравитационная сила, действующая на него со стороны ближайшего крупного тела, такого как Земля, Луна или Солнце. Это наиболее распространенное и полезное определение веса в физике. Однако оно резко отличается от определения веса, используемого НАСА и популярными средствами массовой информации в связи с космическими путешествиями и исследованиями. Когда они говорят о «невесомости» и «микрогравитации», они имеют в виду явление, которое в физике называется «свободным падением». Мы используем предыдущее определение веса, силы [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс] из-за гравитации, действующей на объект массой м , и мы тщательно различаем свободное падение и фактическую невесомость.
Имейте в виду, что вес и масса — разные физические величины, хотя и тесно связанные между собой. Масса — это внутреннее свойство объекта: это количество материи. Количество или количество материи объекта определяется количеством содержащихся в нем атомов и молекул различных типов. Поскольку эти числа не меняются, в ньютоновской физике масса не меняется; следовательно, его реакция на приложенную силу не меняется. Напротив, вес — это гравитационная сила, действующая на объект, поэтому он зависит от гравитации. Например, человек ближе к центру Земли, на небольшой высоте, такой как Новый Орлеан, весит немного больше, чем человек, который находится на большей высоте в Денвере, даже если они могут иметь одинаковую массу.
Заманчиво приравнять массу к весу, потому что большинство наших примеров происходят на Земле, где вес объекта лишь немного зависит от местоположения объекта. Кроме того, трудно сосчитать и идентифицировать все атомы и молекулы в объекте, поэтому масса редко определяется таким образом. Если мы рассмотрим ситуации, в которых [латекс] \overset{\to }{g} [/latex] является константой на Земле, мы увидим, что вес [латекс] \overset{\to }{w} [/latex] непосредственно пропорциональна массе m , так как [латекс] \overset{\to }{w}=m\overset{\to }{g}, [/latex], то есть чем массивнее объект, тем больше он весит. {2} [/латекс], объект весит 8,4 Н. Однако масса объекта по-прежнему составляет 5,0 кг. на Луне. 9{2}? [/latex]
Стратегия
Нам дан вес камня, который мы используем для нахождения чистой силы, действующей на камень. Однако нам также необходимо знать его массу, чтобы применить второй закон Ньютона, поэтому мы должны применить уравнение для веса, [латекс] w = мг [/латекс], чтобы определить массу.
Решение
Никакие силы не действуют в горизонтальном направлении, поэтому мы можем сосредоточиться на вертикальных силах, как показано на следующей диаграмме свободного тела. Мы обозначаем ускорение в сторону; технически это не часть диаграммы свободного тела, но помогает напомнить нам, что объект ускоряется вверх (поэтому результирующая сила направлена вверх). 9{2})\hfill \\ \hfill F-180\,\text{N}& =\hfill & 27\,\text{N}\hfill \\ \hfill F& =\hfill & 207\,\text{ N}=210\,\text{N до двух значащих цифр}\hfill \end{array} [/latex]
Значение
Чтобы применить второй закон Ньютона в качестве основного уравнения при решении задачи, иногда приходится полагаться на другие уравнения, например, на вес или одно из кинематических уравнений, чтобы завершить решение.
Проверьте свои знания
Для (Пример) найдите ускорение, когда сила, приложенная фермером, равна 230,0 Н.
Сможете ли вы избежать поля с валунами и благополучно приземлиться прямо перед тем, как закончится топливо, как это сделал Нил Армстронг в 1969 году? Эта версия классической видеоигры точно имитирует реальное движение лунного посадочного модуля с правильной массой, тягой, расходом топлива и лунной гравитацией. Настоящим лунным посадочным модулем трудно управлять.
Используйте эту интерактивную симуляцию, чтобы перемещать Солнце, Землю, Луну и космическую станцию, чтобы увидеть влияние их гравитационных сил и орбитальных траекторий. Визуализируйте размеры и расстояния между различными небесными телами и отключите гравитацию, чтобы увидеть, что было бы без нее. 9{2} [/латекс]. В этой задаче силы действуют на сиденье и ремень безопасности.
Тело массой 2,00 кг толкают вертикально вверх под действием вертикальной силы 25,0 Н.
Каково его ускорение? Показать растворАвтомобиль массой 12 500 Н трогается с места и разгоняется до 83,0 км/ч за 5,00 с. Сила трения равна 1350 Н. Найти приложенную силу двигателя.
Предполагается, что тело массой 10,0 кг находится в гравитационном поле Земли с [латексом] g=9{2}, [/latex] какова величина его приложенной силы?
Бейсболист выполняет трюк для телевизионной рекламы. Он поймает бейсбольный мяч (массой 145 г), брошенный с высоты 60,0 м над перчаткой. Его перчатка останавливает мяч за 0,0100 с. С какой силой его перчатка действует на мяч?
Показать растворКогда Луна находится прямо над головой на закате, сила воздействия Земли на Луну, [латекс] {F}_{\text{EM}} [/латекс], по существу составляет [латекс] 9{22}\,\text{kg}, [/latex] определяют величину ускорения Луны.
Индекс массы тела (ИМТ) – Канал лучшего здоровья
Для вашего тела нормально запасать энергию в виде жира. Однако слишком много или слишком мало жира в организме может увеличить риск болезней и болезней, в зависимости от того, где он хранится в вашем организме.
Количество накопленного в организме жира можно точно измерить с помощью аппарата для двухэнергетической абсорбциометрии (или DXA). Это известно как сканирование DXA. Гораздо более дешевая альтернатива — оценить общее количество жира в организме, рассчитав индекс массы тела (ИМТ).
ИМТ является полезным индикатором здоровья на уровне населения. Тем не менее, распределение жира на вашем теле более важно, чем количество, при оценке риска вашего заболевания. По этой причине окружность талии считается лучшим показателем риска для здоровья, чем ИМТ.
Повышенное абдоминальное ожирение связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний, диабета 2 типа и рака. Абдоминальное ожирение измеряется по окружности талии.
Индекс массы тела (ИМТ)
Индекс массы тела (ИМТ) является приблизительным показателем вашего оптимального веса для здоровья. Он рассчитывается путем деления вашего веса в килограммах на ваш рост в метрах в квадрате (м 2 ).
ИМТ предназначен только для взрослых, так как дети и подростки постоянно растут. Это затрудняет определение пороговых значений ИМТ для молодых людей. Однако у взрослых, которые перестали расти, увеличение ИМТ обычно вызвано увеличением жировых отложений.
Вы можете использовать калькулятор индекса массы тела (ИМТ) для взрослых, чтобы рассчитать свой ИМТ, если знаете:
- вес в килограммах (кг)
- рост в сантиметрах (см).
Ваш ИМТ будет классифицировать вас как «недостаточный вес», «здоровый вес», «избыточный вес» или «ожирение» в соответствии с определением Всемирной организации здравоохранения. Если ваш ИМТ:
- менее 18,5 кг/м 2 – ваш вес считается недостаточным и, возможно, вы страдаете от недоедания
- от 25,0 до 290,9 кг/м 2 – у вас избыточный вес
- более 30 кг/м 2 – у вас ожирение.
Для пожилых австралийцев старше 70 лет общее состояние здоровья может быть более важным, чем легкий избыточный вес. Некоторые исследователи предположили, что для пожилых австралийцев желателен диапазон ИМТ от 22 до 26 кг/м 2 .
ИМТ не всегда является лучшим показателем здоровья
На популяционном уровне ИМТ используется для обозначения уровня риска заболеваемости (риск заболевания) и смертности (уровень смертности).
Различия в ИМТ между отдельными взрослыми людьми одного возраста и пола обычно связаны с жировыми отложениями, однако из этого правила существует много исключений, поэтому значение ИМТ не всегда может быть точным.
расчеты ИМТ завышают количество жира в организме для:
- бодибилдеров
- некоторых высокоэффективных спортсменов
- беременных женщин.
Расчеты ИМТ занижают количество жира в организме для:
- пожилые люди
- люди с ограниченными физическими возможностями, которые не могут ходить и могут иметь атрофию мышц.
ИМТ также не является точным показателем для людей с:
- расстройствами пищевого поведения, такими как нервная анорексия
- крайним ожирением.
Почему ИМТ не всегда является лучшим показателем здоровья?
Вообще говоря, чем больше у вас жировых отложений, тем выше риск для вашего здоровья. Однако ИМТ не может отличить жировые отложения от мышечной массы.
Это означает, что существуют некоторые исключения из рекомендаций по ИМТ:
- Мышцы – бодибилдеры и люди с большой мышечной массой будут иметь высокий ИМТ, но не избыточный вес.
- Физические недостатки – у людей с физическими недостатками, которые не могут ходить, может наблюдаться атрофия мышц. Их ИМТ может быть немного ниже, но это не обязательно означает, что они имеют недостаточный вес. В этих случаях важно проконсультироваться с диетологом, который даст полезный совет.
- Рост — ИМТ не полностью зависит от роста, и он имеет тенденцию переоценивать ожирение среди более низких людей и недооценивать его среди более высоких людей. Таким образом, ИМТ не следует использовать в качестве ориентира для взрослых людей очень низкого роста (менее 150 см) или очень высокого роста (более 190 см).
- Люди разных этнических групп – азиаты и индийцы, например, имеют больше телесного жира при любом заданном ИМТ по сравнению с людьми европейского происхождения. Следовательно, пороговые значения избыточного веса и ожирения для этих групп населения должны быть ниже. Это связано с тем, что повышенный риск диабета и сердечно-сосудистых заболеваний начинается при ИМТ всего 23 кг/м2 у азиатского населения. Некоторые группы населения имеют эквивалентные риски при более высоком ИМТ, например, жители островов Торресова пролива и маори.
Каков нормальный диапазон ИМТ для детей?
Расчеты ИМТ, используемые для взрослых, не являются подходящей мерой веса для детей или подростков. Расчеты ИМТ для детей и подростков интерпретируются иначе, чем для взрослых, и учитывают возраст и пол ребенка или подростка.
Текущие таблицы ИМТ для детей были разработаны Центрами США по контролю и профилактике заболеваний. Они полезны для оценки избыточной массы тела и ожирения у детей старше двух лет.
Для расчета ИМТ ребенка можно использовать калькулятор индекса массы тела для детей и подростков.
Однако таблицы ИМТ следует использовать только в качестве ориентира, чтобы указать, когда необходимо внести небольшие изменения в образ жизни, а когда обратиться за дополнительными рекомендациями к врачу или диетологу.
Избыточный или недостаточный вес может повлиять на ваше здоровье
Связь между избыточным весом или ожирением и вероятностью заболевания не определена. Исследования продолжаются.
По статистике у людей с избыточным весом больше шансов заболеть различными заболеваниями. Например, риск смерти возрастает на 20–30 % при повышении ИМТ с 25 до 27 кг/м 9 .0163 2 . Когда ИМТ превышает 27 кг/м 2 , риск смерти возрастает более резко (на 60 процентов).
Риск избыточного веса (высокий ИМТ) и отсутствие физической активности
Если у вас избыточный вес (с ИМТ более 25 кг/м 2 ) и малоподвижный образ жизни, у вас могут развиться:
- сердечно-сосудистые заболевания (сердце и кровообращение)
- болезнь желчного пузыря
- высокое кровяное давление (гипертония)
- сахарный диабет 2 типа
- остеоартроз
- некоторые виды рака, такие как рак толстой кишки и молочной железы
- депрессия и другие психические расстройства.
Риск недостаточного веса (низкий ИМТ)
Если у вас недостаточный вес (ИМТ менее 18,5 кг/м2), вы можете недоедать и у вас могут развиться:
Окружность талии является лучшим индикатором повышенного риска заболевания
Окружность талии человека является лучшим предиктором риска для здоровья, чем ИМТ. При определении риска для здоровья у взрослых рекомендуется сочетать классификацию ИМТ с окружностью талии в качестве измерения риска заболевания.
Наличие жира вокруг живота или «пузатого живота», независимо от размера вашего тела, означает, что у вас больше шансов развить определенные заболевания, связанные с ожирением.
Жир, отложившийся преимущественно вокруг бедер и ягодиц, не представляет такого же риска для здоровья. Мужчины, в частности, часто откладывают вес в области талии и, следовательно, имеют повышенный риск заболеваний, связанных с ожирением.
Исследования показали, что распределение жира в организме связано с повышенной распространенностью диабета, гипертонии, высокого уровня холестерина и сердечно-сосудистых заболеваний.