Вес и масса в чем разница в физике: Вес равен массе, но не наоборот: что не так с этими терминами?

alexxlab | 20.06.1987 | 0 | Разное

Содержание

Отличие массы от веса в занимательной физике. Масса и вес тела

Выпуск 15

Пятнадцатая серия передачи посвящена новым физическим величинам — массе тела и его весу. Эти понятия часто путают и измеряют вес в килограммах. Но это является грубой ошибкой и профессор Даниил Эдисонович Кварк объяснит, почему это так. Можно ли изменить свой вес тела или даже сделать его совершенно невесомым? Физика отвечает утвердительно. Хотите узнать, как это сделать? Тогда смотрите видеоурок физики от Академии занимательных наук, посвящённый массе и весу тела.

Масса и вес тела

В чём заключается отличие между массой и весом тела? Вроде бы это одно и то же. Но почему тогда, стоя на весах, мы можем изменять их показания, выполняя те или иные действия (поднимая руки или сгибая туловище)? Видеоурок физики — это то, что нужно для выяснения этих вопросов. Да, разница есть. С точки зрения физики, неправильно интересоваться у продавца, сколько весит тот или иной продукт. А правильно — спросить, какова его масса! Вес это векторная величина, сила. Она всегда имеет направление. При неизменной массе тела, его вес можно изменить. Например, положив на весы банан и надавив на него рукой мы получим больший вес, в то время, как масса банана останется прежней. Вес тела — это сила, с которой это тело, притягиваясь к земле, давит на опору или растягивает подвес. Если масса тела измеряется в килограммах, то вес, как и любая сила — ньютонами. Теперь понятно, почему неверно говорить, что вес тела равен столько-то килограммам? Итак, вес тела всегда измеряется в ньютонах, в то время как масса тела может измерять в граммах, килограммах и т.д. В отличие от массы тела, вес тела не является постоянной величиной. Он может увеличиваться или уменьшаться, при этом масса тела останется прежней. Масса тела представляет собой скалярную величину. Почему если сильно раскачаться на качелях, начинает «захватывать дух»? Профессор Кварк считает, что это ощущение невесомости, похожее на то, которое бывает в космосе.

Как же получается, что вес тела становится равным нулю, пусть даже на какое-то мгновение? А получается так потому, что в момент падения тело ни на что не давит и ничего не оттягивает, следовательно, не имеет веса. Вот ещё один пример, доказывающий, что вес тела может меняться при неизменной массе. В воде все тела весят меньше, чем на суше. Иначе мы не могли бы плавать, а шли прямиком ко дну. Слон с массой тела в 1 тонну весит на суше больше, чем в воде. Киты с массой более 30 тонн способны в воде парить как птицы.

Какое слово вы употребляете чаще: «масса» или «вес»? Думаю, это зависит от вашей профессии. Если вы учитель физики, то слово «масса» встречается в вашей речи чаще. Если же вы продавец в магазине, то слово «вес» вы слышите и произносите много раз в день. В чём же отличия массы от веса и причём тут профессиональная деятельность? Масса и вес – синонимы, но не абсолютные. Для начала, у обоих слов существует несколько значений. В этом легко убедиться на примере таких словосочетаний: «вес твоего голоса», «вес груза», «масса отличий», «масса тела».

Основные значения этих слов в обиходе совпадают, но в науке, особенно в физике, отличия между массой и весом значительные. Так, масса – это физическая величина, определяющая инертные и гравитационные свойства тел. Масса определяет количество вещества в предмете. Вес – это сила, с которой объект давит на опору, чтобы не упасть. Исходя из этого определения, приходим к выводу, что в случае с весом гравитационная составляющая является обязательной для дачи верного определения. Так, например, если вес космонавта на земле 80 кг, то его вес на орбите будет почти нулевой, на Луне он бы весил меньше 15 кг, а вот на Юпитере — почти 200 кг. При этом его масса во всех случаях остается неизменной.

Официально масса и вес имеют различные единицы измерения, масса – килограммы, вес – ньютоны. Интересно, что в медицине традиционно мы имеем дело с понятием «вес человека», «вес новорождённого», который измеряют в килограммах, то есть на самом деле речь идёт о массе. При этом масса не подразумевает действие каких-либо сил, как вес.

Это величина, которая рассчитывается в состоянии покоя и инертности.

Выводы сайт

Масса — фундаментальная физическая величина, определяющая количество вещества и инертные свойства тела. Вес — это сила, с которой предмет давит на опору, которая зависит от гравитации. Например, масса человека на разных планетах остается той же, а вес меняется в зависимости от силы тяжести.
Масса стандартно измеряется в килограммах, вес – в ньютонах.

Масса и вес – синонимы, но не абсолютные. Масса – это физическая величина, определяющая инертные и гравитационные свойства тел. Масса определяет количество вещества в предмете. Вес – это сила, с которой объект давит на опору или растягивает подвес.

Вес и масса. Чем отличаются? В чем разница?

Масса измеряется в килограммах, а вес в ньютонах.
Вес – это произведение массы на ускорение свободного падения (P = mg). Значение веса (при неизменной массе тела) пропорционально ускорению свободного падения, которое зависит от высоты над земной (или другой планеты) поверхностью. А если еще точнее, то вес – это частное определение 2-го закона Ньютона – сила равна произведению массы на ускорение (F=ma). Поэтому его и вычисляют в Ньютонах, как все силы.
Масса – вещь постоянная, а вес – переменная и зависит, например, от высоты, на которой тело находится. Известно, что с увеличением высоты ускорение свободного падения падает, соответственно уменьшается и вес тела, при одних и тех же условиях измерения. Масса его остается постоянной.

Мы ответили на вопрос: «масса и вес – чем отличаются?». Для лучшего понимания темы рассмотрим на примере, в чем различие веса и массы. Для этого приглядимся пристальнее к нашему миру, в котором исчезла сила притяжения Земли .

Вес и масса – различия в условиях невесомости.

Пусть в нашем мире без тяжести стоит на рельсах большой груженый вагон и пусть трение в его колесах будет возможно меньшим – сделаны шариковые подшипники и идеально гладкие рельсы. Как вы думаете, легко ли будет здесь сдвинуть такой вагон с места и разогнать его до большой скорости? А если он движется, легко ли будет быстро остановить его?

Оказывается, для этого все же нужна порядочная сила. Как же так, почему? – спросите вы. Ведь вагон ничего не весит и мы только что видели, что его можно без труда держать на плечах? Да, но держать поднятый предмет неподвижно – одно дело, а сдвинуть его с места, привести в движение и увеличивать скорость (сообщать ускорение) – другое. Первое зависит от веса, то есть силы притяжения Земли, а второе – от массы.

В мире без притяжения Земли вес исчезает, а масса остается. Этим отличаются вес и масса.

Находясь в мире без тяжести, мы заметили бы одно важное обстоятельство. Мы сами и все предметы от толчков взлетают здесь вверх. Но предметы малой массы – карандаши, посуда, книги – взлетают от слабых толчков и со значительным ускорением. А чтобы сдвинуть и заставить летать массивный шкаф или заводской станок, нужна гораздо большая сила, да и скорость их будет увеличиваться очень медленно.

Вспомните слесаря в депо. Ему удалось, толкая снизу, заставить локомотив подняться над полом. Но как медленно отделялись от рельсов колеса и с какой малой скоростью поплыла вверх массивная машина.

При этом, чтобы ускорить движение, надо было напрягаться изо всех сил. Нелегко и остановить устремляющуюся вверх громадину, а затем направить ее обратно, вниз. Так же трудно разогнать здесь или остановить вагон, потерявший вес, но сохранивший свою огромную массу.

В мире без тяжести, но с оставшейся массой, тела по инерции сохраняют не только состояние покоя, но и движения.

Хорошо, что, оттолкнувшись от пола и взлетев вверх, вы ударились о потолок и ваше движение остановилось. Случись это на улице, вы по инерции полетели бы все дальше от Земли в мировое пространство.

Наблюдая хаос, царящий в комнате или на улице, мы замечаем, что предметы малой массы, например ваши ботинки или овощи из ларька, носятся с большой скоростью. Массивные же шкафы или грузовые автомашины медленно плывут между ними. Тут, собственно, важно было большее или меньшее ускорение, которое сообщило этим различным массам действие даже одинаковых сил. Ведь тот же тепловоз разгонит 20 вагонов скорей и до большей скорости, чем поезд, состоящий из 50 вагонов.

Витая по комнате, остерегайтесь столкнуться с летящим вам навстречу роялем: хотя он ничего и не весит, но имеет большую массу и может ударить вас с изрядной силой.

Итак, не будем смешивать две разные вещи: массу и вес – количество вещества, обладающего инерцией, и силу, с которой эту массу притягивает Земля. Напомним еще раз: в этом и заключается разница между весом и массой, именно этим отличаются масса и вес.

«Миров без тяжести» в природе нет – мы могли только вообразить Землю, переставшую притягивать. Но во Вселенной есть миры «малой и большой тяжести» – небесные тела, притягивающие с различной силой.

Масса человека на разных планетах остается той же, а вес меняется в зависимости от силы притяжения. Так, например, если

вес космонавта на земле 80 кг, то его вес на орбите будет почти нулевой, на Луне он бы весил меньше 15 кг, а вот на Юпитере – почти 200 кг. При этом его масса во всех случаях остается неизменной. Эта тема раскрывается в следующих статьях.

В современной науке вес и масса — разные понятия. Вес — сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Масса же — мера инертности тела.

Масса измеряется в килограммах , а вес в ньютонах. Вес — это произведение массы на ускорение свободного падения (P = mg). Значение веса (при неизменной массе тела) пропорционально ускорению свободного падения, которое зависит от высоты над земной (или другой планеты) поверхностью. А если, еще точнее, то вес — это частное определение 2-го закона Ньютона — сила равна произведению массы на ускорение (F=ma). Поэтому его и вычисляют в Ньютонах, как все силы.

Масса — вещь постоянная, а вес , строго говоря, зависит, например, от высоты, на которой тело находится. Известно, что с увеличением высоты ускорение свободного падения падает, соответственно уменьшается и вес тела, при одних и тех же условиях измерения. Масса его остается постоянной.
Например, в условиях невесомости у всех тел вес равен нулю, а масса у каждого тела своя. И если в состоянии покоя тела показания весов будут нулевыми, то при ударе по весам тел с одинаковыми скоростями воздействие будет разным.

Интересно, что в результате суточного вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах.

И все же строгое различение понятий веса и массы принято в основном в физике , а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идет о «массе». Кстати видя на товаре надписи: «масса нетто» и «масса брутто» не пугайтесь, НЕТТО — чистая масса продукта, а БРУТТО — масса с упаковкой.

Строго говоря, при походе на рынок, обращаясь к продавцу, следовало бы говорить: «Взвесьте, пожалуйста, килограммчик»…» или «Дайте ка 2 ньютона докторской колбасы». Конечно, термин «вес» уже прижился, как синоним термина «масса», но это не избавляет от необходимости понимать, что это вовсе не одно и то же .

В вашем браузере отключен Javascript.
Чтобы произвести расчеты, необходимо разрешить элементы ActiveX!

В жизни мы очень часто говорим: «вес 5 килограмм», «весит 200 грамм» и так далее. И при этом не знаем, что допускаем ошибку, говоря так. Понятие веса тела изучают все в курсе физики в седьмом классе, однако ошибочное использование некоторых определений смешалось у нас настолько, что мы забываем изученное и считаем, что вес тела и масса это одно и то же.

Однако это не так. Более того, масса тела величина неизменная, а вот вес тела может меняться, уменьшаясь вплоть до нуля. Так в чем же ошибка и как говорить правильно? Попытаемся разобраться.

Вес тела и масса тела: формула подсчета

Масса это мера инертности тела, это то, каким образом тело реагирует на приложенное к нему воздействие, либо же само воздействует на другие тела. А вес тела это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес под влиянием притяжения Земли.

Масса измеряется в килограммах, а вес тела, как и любая другая сила в ньютонах. 2

Но, несмотря на совпадение с формулой и направлением силы тяжести, есть серьезное различие между силой тяжести и весом тела. Сила тяжести приложена к телу, то есть, грубо говоря, это она давит на тело, а вес тела приложен к опоре или подвесу, то есть, здесь уже тело давит на подвес или опору.

Но природа существования силы тяжести и веса тела одинакова притяжение Земли. Собственно говоря, вес тела является следствием приложенной к телу силы тяжести. И, так же как и сила тяжести, вес тела уменьшается с увеличением высоты.

Вес тела в невесомости

В состоянии невесомости вес тела равен нулю. Тело не будет давить на опору или растягивать подвес и весить ничего не будет. Однако, будет по-прежнему обладать массой, так как, чтобы придать телу какую-либо скорость, надо будет приложить определенное усилие, тем большее, чем больше масса тела.

В условиях же другой планеты масса также останется неизменной, а вес тела увеличится или уменьшится, в зависимости от силы притяжения планеты. Массу тела мы измеряем весами, в килограммах, а чтобы измерить вес тела, который измеряется в ньютонах, можно применить динамометр специальное устройство для измерения силы.

Чем отличается масса от веса. В чем вес измеряется

Автор Historian Просмотров 60 Опубликовано 28.07.2022

Ньютон не является основной единицей СИ. В таких единицах, как ньютоны, используются несколько сил и дробей с типичной приставкой Si.

Содержание

В чем измеряют вес
Вес в физике
Как измерить вес тела
Что такое масса?
Что такое вес?
Чем отличается масса от веса?
Как измерить вес тела
Примеры задач для расчёта веса тела
Вес тела
«Но погодите! Вес же измеряют в килограммах — я вот вешу 50»
Снова невесомость

В чем измеряют вес

Масса измеряется в килограммах и ньютонах веса. Вес — это произведение массы на ускорение силы тяжести (p = mg). Значение веса (для одного и того же веса) пропорционально ускорению силы тяжести, которое зависит от высоты над землей (или другой планетой). Если быть еще более точным, то масса — это конкретное определение второго закона Ньютона, а сила равна произведению массы на ускорение (f = ma). Поэтому, как и все силы, они рассчитываются в Ньютонах.

Масса постоянна, но вес зависит, строго говоря, например, от высоты, на которой находится тело. Хорошо известно, что при одинаковых условиях измерения рост увеличивает ускорение веса тела соответственно. Его масса остается стабильной. Например, в отсутствие гравитации вес всех тел равен нулю, и каждое тело имеет массу. А если остальное тело находится в состоянии ума и признаки весов равны нулю, то воздействие на весы тела при той же скорости будет иным.

Интересно, что вес уменьшается по широтам в результате суточного вращения Земли. На экваторе она примерно на 0,3% меньше, чем на полюсах.

Однако строгое различие между весом и массой в значительной степени принято в физике, и во многих повседневных ситуациях термин «вес» также используется для обозначения «массы». Кстати, если продукт маркируется как «чистый вес» и «смешанный вес», это не страшно, так как чистый вес — это вес нетто продукта, а смешанный вес — это вес продукта.

Строго говоря, если вы идете на рынок, скажите продавцу: «Мне вес, пожалуйста» или «Две сосиски Ньютон, пожалуйста». Конечно, термин «вес» уже преобладает как синоним «массы», но это не отменяет необходимости понимать, что это не одно и то же.

Часто используются такие фразы, как «упаковка сладостей весит 250 грамм» или «весит 52 кг». Использование таких заявлений происходит автоматически. Но что такое вес? Из чего он состоит и как рассчитывается?

Сначала необходимо понять, что неправильно говорить «этот предмет весит х фунтов». В физике есть два разных понятия: масса и вес. Масса измеряется в килограммах, граммах, тоннах и т. д., а вес тела исчисляется в ньютонах. Так, например, когда мы говорим, что человек весит 52 фунта, мы на самом деле имеем в виду массу, а не вес.

Вес в физике

Масса — это мера бездеятельности организма. Чем более малоподвижен организм, тем больше времени требуется для ускорения. В целом, чем больше масса, тем труднее сдвинуть объект с места. В международной системе единиц масса измеряется в килограммах. Она также измеряется в других единицах, например.

унция;
фунт;
стоун;
американская тонна;
английская тонна;
грамм;
миллиграмм и так далее.

Говоря 1, 2 или 3 фунта, вы сравниваете массу с эталонной массой (оригинал которой можно найти во Франции в IBMW). Масса обозначается символом m.

Для притяжения объекта весом, вес — это сила, приложенная для остановки или опоры. Это размер вектора. То есть, она имеет направленность (как и все силы) в отличие от массы (величины шага). Направление всегда идет к центру Земли (из-за гравитации). Например, если вы сидите на стуле, сиденье которого параллельно земле, то вектор силы направлен строго вниз. Вес обозначается символом P и рассчитывается в ньютонах N.

Если объект движется или неподвижен, сила тяжести (Ftj) на объект равна его весу. Это верно, если движение происходит по прямой линии относительно земли, а скорость постоянна. Вес влияет на опору, а гравитация — на само тело (на опоре). Они различаются по размеру и в большинстве случаев одинаковы, но их не следует путать.

Гравитация — это результат отрыва тела от земли. Вес — это воздействие тела на опору. Когда тело изгибает (деформирует) опору своим весом, возникает другая сила, называемая силой упругости (Fupr). Третий закон движения Ньютона гласит, что объекты взаимодействуют с силами, которые имеют равные величины, но разные векторы. Поэтому сила упругости требует противоположной силы, которая называется силой реакции опоры и обозначается N.

модуль|N| = |P|. Однако, поскольку эти силы являются разнонаправленными, N = —P при опубликовании результатов измерений. По этой причине вес можно измерить с помощью динамометра, состоящего из пружины и весов. Когда к этому устройству подвешивается груз, пружина растягивается до определенного положения на весах.

Как измерить вес тела

Второй закон движения Ньютона гласит, что ускорение равно силе, деленной на массу. Следовательно, F = m*a. Поскольку F равно P (если объект находится в покое или движется по прямой (относительно Земли) с одинаковой скоростью), P объекта также равно произведению массы и ускорения (P = m * a).

Мы знаем, как найти массу, и знаем, что такое вес. Все, что нам нужно сделать, это вычислить ускорение. Ускорение — это физическая векторная величина, которая представляет собой изменение скорости объекта в единицу времени. Например, в первую секунду объект движется со скоростью 4 метра в секунду, а во вторую секунду его скорость увеличивается до 8 метров в секунду, поэтому ускорение равно 2. Согласно Международной системе единиц, ускорение рассчитывается следующим образом метров в секунду. м/с2 в квадрате в секунду.

Если объект поместить в специальную среду, где нет сопротивления воздуха или вакуума, и убрать опору, объект начнет лететь с тем же ускорением. Это явление называется гравитационным ускорением. Этот показатель выражается в g и рассчитывается в метрах/секунде в квадрате м /с2.

Интересно, что ускорение не зависит от веса. Это означает, что если лист бумаги и гирю бросить на землю в особых условиях, где нет воздуха (вакуум), то эти предметы приземлятся одновременно. Поскольку лист бумаги имеет большую площадь поверхности и относительно небольшую массу, для падения он должен столкнуться с большим сопротивлением воздуха. Этого не происходит в вакууме, поэтому перо, отдельный лист бумаги, гиря, пушечное ядро и другие объекты летят с одинаковой скоростью и падают одновременно (но если они начинают лететь одновременно), то их первоначальная скорость равна нулю).

Поскольку Земля имеет форму геоида (или эллипсоида) и не является идеальной сферой, ускорение свободного падения в разных частях Земли различно. Например, на экваторе она составляет 9 832 м / с2, а на полюсах — 9 780 м / с2. Это связано с тем, что в некоторых регионах Земли расстояние от ядра больше, а в некоторых местах — меньше. Чем ближе объект к центру, тем сильнее его гравитационная сила. Чем дальше находится объект, тем меньше сила гравитации. Школы обычно округляют это значение до 10 для облегчения расчетов. Если требуются более точные измерения (например, для механических или военных применений), берется конкретное значение.

Таким образом, вид расчета массы тела таков: p = m*g.

Масса «голого» (нейтрального) воздушного шара поразительна, но массу большого воздушного шара определить легко. Воздушные шары легко поднимаются в воздух, но не могут быть перемещены человеком в горизонтальном направлении.

Что такое масса?

В физике масса — это размер шага. Она определяет свойства тела в ситуациях, когда скорость значительно меньше скорости света. Масса делится на две разновидности.

гравитационная – отображает, с какой силой взаимодействует тело с внешними гравитационными полями, а также какое поле тяготения создает само тело;
инертная – показывает свойство тела оставаться в покое либо двигаться прямолинейно при отсутствии внешнего воздействия.

Масса определяет количество вещества, содержащегося в объекте, и выражается в килограммах. Она численно приближается к весу тела в фунтах (lb-power), покоящегося у поверхности Земли. В повседневных ситуациях термины «вес» и «масса» часто используются как синонимы, но это не одно и то же.

Интересным фактом является то, что в упаковке продуктов питания часто можно встретить два значения: чистое и грубое. На самом деле, здесь нет ничего сложного. Вес нетто показывает, сколько весит продукт в чистом виде, в то время как смешанный вес показывает, сколько весит упаковка.

Например, астронавт весом 80 фунтов на Земле почти ничего не весит на орбите, около 15 кг на Луне и 200 кг на Юпитере. Во всех случаях масса остается неизменной.

Измерение массы не учитывает влияние различных сил. Он рассчитывается, когда тело спокойно и бездейственно. Стоит отметить, что в медицине мы обычно имеем дело с такими понятиями, как «вес человека», но на самом деле мы говорим о массе.

Что такое вес?

Вес, по определению, является силой, действующей на тело при определенной опоре. Он появляется в гравитационном поле и препятствует падению тела. В физике вес измеряется в ньютонах (10 н = 1 кгс). В научной литературе существует еще одно определение веса — это сила, действующая на тело со стороны земли.

Вес зависит от высоты, на которой находится тело. Его величина пропорциональна ускорению силы тяжести. Эта величина уменьшается с увеличением высоты над уровнем моря, поэтому вес тела уменьшается.

Интересный факт: Из-за суточного вращения Земли вес уменьшается в широтах. Например, в Эквадоре она примерно на 0,3% меньше, чем на полюсе.

Чем отличается масса от веса?

Различия между массой и весом

Основные различия между массой и весом:.

Масса – скалярная, постоянная величина, а вес – векторная величина, меняющаяся в зависимости от текущих условий (в частности от силы тяжести).
Масса показывает количество вещества в теле. Вес – это сила, с которой объект давит на опору.
Масса измеряется в килограммах. Вес – в ньютонах.

Если вы обнаружили ошибку, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.

Измерение массы не учитывает влияние различных сил. Он рассчитывается, когда тело спокойно и бездейственно. Стоит отметить, что в медицине мы обычно имеем дело с такими понятиями, как «вес человека», но на самом деле мы говорим о массе.

Как измерить вес тела

Таким образом, вид расчета массы тела таков: p = m*g.

Примеры задач для расчёта веса тела

Первая проблема. На стол кладется гиря весом 2 кг. Сколько весит груз?

Чтобы решить эту задачу, нам нужна формула для расчета веса P = m*g. Мы знаем, что масса объекта и ускорение силы тяжести равны приблизительно 9,8 м/с2. Добавьте эти значения в формулу, чтобы получить P = 2 * 9,8 = 19,6 Н. Ответ: 19,6 Н.

Вторая проблема. Шар парафина в количестве 0,1 м3 помещен на стол. Каков вес шара?

Эта проблема должна быть решена в следующем порядке.

Для начала нам надо вспомнить формулу веса P=m*g. Ускорение нам известно – 9,8 м/с 2. Осталось найти массу.
Масса рассчитывается по формуле m=p*V, где p – это плотность, а V – объём. Плотность парафина можно посмотреть в таблице, объём нам известен.
Необходимо подставить значения в формулу, для нахождения массы. m=900*0,1=90 кг.
Теперь подставляем значения в первую формулу, для нахождения веса. P=90*9,9=882 Н.

Вес объекта равен величине силы реакции опоры ($ \ начертание $), но следует помнить, что вес объекта действует на опору, тогда как сила $ \ начертание $ действует на Движущиеся объекты. Согласно третьему закону Ньютона:.

Вес тела

Вес — это сила, оказываемая телом на опору или подвеску. Как и другие силы, вес измеряется в Ньютонах.

«Но погодите! Вес же измеряют в килограммах — я вот вешу 50»

Это не совсем верно. В повседневной жизни слово «вес» заменяется словом «масса», а чемодан весит 10 килограммов. В физике это два совершенно разных понятия, которые взаимосвязаны.

Если рядом с вами есть весы, вас ждет эксперимент! Одно можно сказать наверняка: наша идея работает с механическими весами, а не с электронными. Поехали!

Шаг 1: Если вы стоите на весах прямо и не двигаетесь, ваш вес рассчитывается по следующей формуле

g — ускорение силы тяжести м/с 2

На Земле g = 9,8 м / с 2

Здесь могут возникнуть два возражения.

Это гравитация, а не вес. Уравнение то же самое!

На весах масса выражается в килограммах. Умножение массы на ускорение силы тяжести дает значение, почти в десять раз превышающее указанное на шкале.

Точки питания. Этот тип очень похож на гравитацию. Вес объекта в состоянии покоя численно равен массе объекта, единственное различие заключается в точке действия силы.

Гравитация — это сила, оказываемая землей на тело, а вес — это сила, оказываемая телом на опору. Это означает, что они имеют разные точки приложения: тяжесть центра тяжести тела и вес опоры.

Весы измеряют силу. Весы измеряют вес тела (силу, которую мы на него оказываем) и служат показателем массы. Можно сделать вывод, что весы — это динамометр (прибор, измеряющий мощность).

Шаг 2: Теперь встаньте и встаньте! Стрелка резко поворачивает влево и возвращается в исходное положение. Вы придали себе ускорение вверх — ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли (вниз).

Затем рассчитайте свой вес по следующей формуле

g — ускорение силы тяжести м/с 2

На Земле g = 9,8 м / с 2

Шаг 3. Заключительная часть эксперимента — стремительное падение на пятки. Придав ускорение вниз, теперь сильно надавите на весы. Игла весов изгибается вправо и возвращается в свое положение после остановки.

g — ускорение силы тяжести м/с 2

На Земле g = 9,8 м / с 2

Кстати, если вы стоите на весах ровно, а взвешиваетесь на подъемнике, результаты будут обратными. Если лифт поднимается вверх, это все равно что толкать стоящего человека на весах, что в точности соответствует ситуации с набором веса. А если она снижается, то весы как бы «уходят» от вас, указывая более низкую цену.

Этот случай можно объяснить с помощью закона Ньютона2. Давайте спустимся на лифте вниз. Давайте обозначим эту силу на диаграмме.

α — ускорение движения лифта м /с2.

Снова невесомость

Теперь весы успокоились. Теперь давайте постараемся не чувствовать себя невесомыми.

Чтобы привыкнуть к ощущению невесомости в космосе, астронавты проходят подготовку в специальных авиационных лабораториях.

Они взлетают и начинают падать так, чтобы ускорение самолета было равно ускорению при свободном падении. В этот момент в формуле веса вычтите равное значение из g и возьмите 0.

Если они летают вокруг Земли, то да. Как писал Дуглас Адамс в «Автокосмическом пространстве по всей Галактике», «Летать легко. Мы просто потеряем Землю».

Когда космический корабль движется по орбите вокруг Земли, он пытается упасть на Землю, но терпит неудачу. Этот процесс происходит, когда космический аппарат движется с начальной космической скоростью 7,9 км/с. Это скорость, при которой корабль становится спутником Земли.

Кстати, существует вторая и третья космическая скорость. Вторая космическая скорость — это минимальная скорость, с которой должен двигаться объект, чтобы преодолеть действие гравитационного поля Земли, т.е. покинуть Землю на неопределенное время, не требуя дополнительной работы. А объект, движущийся с третьей космической скоростью, вообще покинет Солнечную систему. Да, объект. 🙂.

Урок на тему “Вес тела”

Цели урока:

1.Образовательная: формировать понятие веса тела, рассмотреть вес тела, находящегося на неподвижной или равномерно движущейся опоре. Выяснить физический смысл веса тела.

2.Развивающая: совершенствовать интеллектуальные умения (наблюдать, сравнивать, размышлять, применять знания, делать выводы), активизировать познавательную деятельность учащихся через решение проблем, выдвинутых перед ними.

3.Воспитательная: прививать культуру умственного труда, аккуратность, учить видеть практическую пользу знаний, продолжить формирование коммуникативных умений.

Оборудование: динамометр, 4 груза калиброванной массы, мешочек с горохом, тонкий лист картона

План урока

Организационный момент (1 мин.)
Подготовка к усвоению нового материала (3 мин.)
Актуализация опорных знаний (3 мин.)
Освоение нового материала (20 мин.)
Первичная проверка понимания
Закрепление знаний (10 мин. )
Подведение итогов урока (рефлексия) (3 мин.)

Ход урока

1 Организационный момент

2. Подготовка к усвоению нового материала

Тема урока: “Вес тела”.

Цель: познакомиться с понятием веса тела, выяснить, есть ли различие между массой и весом тела, силой тяжести и весом тела.

Актуализация знаний

Показываю домашний кантор и спрашиваю, для чего используют этот предмет в домашних условиях. Что мы узнаем с его помощью? (сколько весит то или иное тело.)

Сегодня нам предстоит выяснить, вес или массу показывает этот прибор. Да, в повседневной жизни мы часто пользуемся термином “вес” тела. Что же это означает, как вы думаете?

3. Освоение нового материала

Под весом тела понимают силу, с которой тело давит на опору , либо на подвес, вследствие земного притяжения. Вес тела обозначают буквой Р. (слайд 1)

Если груз растянул пружину, то сила упругости численно равна весу тела Р.Вес тела – это результат взаимодействия тела и опоры, при этом и тело и опора (подвес) деформируются, что приводит к появлению силы упругости. Только сила упругости направлена вверх, а вес – вниз. Вес тела относится к природе сил упругости. Вес тела также связан с силой тяжести. Вес покоящихся или движущихся прямолинейно и равномерно по горизонтальной опоре тел, равен по величине силе тяжести. (Слайд №2).

Как вы думаете, от чего зависит вес тела? (ответ: от массы тела)

Правильно, а как зависит? Давайте выясним это опытным путем. (Динамометр и 3 груза. Поочередно подвешиваем сначала 1 груз, потом 2, затем 3 грузика. Сравниваем растяжение пружины.)

Верно, чем больше масса тела, тем больше вес тела. Т.е., m Р тела.

Р=mg , где g=9,8Н\кг.

Итак, мы выяснили, что все 3 силы связаны между собой. Силы величины векторные, т.е. имеют направления. Давайте рассмотрим направления сил и точки их приложения. (слайд 3) Посмотрите внимательно, где находятся точки приложения силы тяжести и силы упругости и веса тела. Что вы можете сказать по этому поводу?

Верно, сила тяжести и сила упругости приложены к самому телу, а вес тела приложен к опоре .

– Как вы думаете, вес тела и масса одно и то же? Одинаковые или разные понятия? (ответ: разные)

– Что вы видите на картинке? А что, вес и масса, это одно и тоже? Так что же делают на картинке. Человек измеряет свою массу. Какой вывод следует из этого? (Вес тела – это сила, а масса – это мера инертности тел. Эти понятия путать нельзя.) (слайд 4)

– А как вы думаете, всегда ли тело имеет постоянный вес? (ответ: нет, не всегда)

– Верно, тела не всегда имеют постоянный вес. Например, человек на Земле весит примерно 600Н, а на Луне около 100Н, то есть в 6 раз меньше. Это связано с тем, что силы притяжения тел к Луне в 6 раз меньше, чем сила притяжения к Земле. Давайте посмотрим об этом видеофрагмент.

– А можем ли мы испытывать состояние невесомости на Земле? Это состояние вы испытываете, скатываясь с горки на санях, качаясь на карусели, на качелях, когда вы резко поднимаетесь вверх или опускаетесь вниз. (Слайд 5)

Итак, масса тела – величина постоянная, а вес тела?

Верно, масса – величина постоянная, а вес тела меняется

Ребята, можно ли продемонстрировать состояние невесомости здесь , в кабинете, имея вот эти предметы? (мешочек с горохом, лист бумаги, динамометр, грузы)

Закрепление изученного: фронтально (ответы на вопросы)

А теперь ответьте на мои вопросы (слайд 7)

Что значит проградуировать прибор?
Что измеряют с помощью динамометра?
Почему покоятся предметы, имеющие опору или висящие на веревке?
В чем различие между понятиями “сила тяжести, действующая на тело” и “вес тела”?
Если масса воды в ведре уменьшится в 2 раза, изменится ли ее вес? Как?
К какому телу приложен вес мухи, ползающей по потолку?

Самостоятельная работа

1 карточка: заполните таблицы (таблица раздается каждому ученику, проверяют вначале обменом работы с сидящим за одним столом, а потом сравнивают с ответами на экране) (слайд 8,9)

	Природа сил	На какое тело действует сила
Сила тяжести
Вес тела

	Что это	Единицы измерения в системе СИ
Вес тела
масса

Критерии оценок: 9-10 правильных ответов-оценка “5”.

7-8 правильных ответов-оценка “4”.

5-6 правильных ответов-оценка “3”.

2 карточка (слайд 10)

1. Масса мотоцикла 98 кг. Чему равен его вес?
2. Подвешенная к потолку, люстра действует на потолок с силой 49Н. Какова масса люстры?
3. Какой из шаров имеет самый большой вес? Самый малый вес?

Показываю решение 1 задачи с помощью доски.

Домашнее задание: 26.

Подведем итог урока.

.– Что мы сегодня узнали нового на уроке?

Рефлексия. Что, на ваш взгляд, было интересного на уроке? Понравился ли вам урок?

Спасибо за урок, за то, что вы были любознательны, активны, приветливы. Мне было приятно с вами общаться и работать.

Приложение

Чем отличается вес от массы? Соотношение массы и объема продуктов

Содержание

Единицы измерения веса в других системах единиц
Таблица мер и весов: что и как отмерить, если нет мерного стаканчика
Таблица соотношения меры продуктов между собой.
Мерная таблица мука, крупа, хлопья (содержание в граммах)
Масса тела
Отмеряем продукты правильно
Тонны в кг
Единицы массы в науке
Таблица измерения жидкости с помощью ложек.
Верно ли, что масса, время, литр и площадь – это величины?
Мерная таблица продуктов в ложках и стаканах для кухни
Вес в физике
Метрическая система
Почему в СИ поперечное сечение в квадратных миллиметрах? Почему не в метрах?
Мерная таблица сахар, специи, орехи (содержание в граммах)
Русская система мер
Есть ли измерение боли? Если есть, то в чем она измеряется и каким образом?
Точность — вежливость королей
Ньютон – единица измерения веса в Международной системе единиц
Вес тела

Единицы измерения веса в других системах единиц

Иногда в физике применяют систему единиц, называемую СГС (сантиметр, грамм, секунда). В этой системе единица длины – сантиметр (см), единица массы – грамм (г), единица времени секунда (с). 5дин.]

При технических расчетах можно встретить еще одну единицу измерения веса, которую называют килограмм – сила (кгс). 1 кгс – это сила, с которой Земля действует на эталонную массу в один килограмм, притягивая ее.

[1Нapprox 0,10197162 кгс.]

В России килограмм-силу используют как внесистемную единицу измерения силы.

Получаем, дин, кгс – единицы измерения веса.

Таблица мер и весов: что и как отмерить, если нет мерного стаканчика

Опытные хозяйки редко используют на кухне мерный стакан или кухонные весы, поскольку все делают на глаз. Однако некоторые сложные блюда требуют безупречного соблюдения пропорций, например выпечка и десерты. В этом случае можно воспользоваться обычным стаканом или ложкой, как это делали когда-то наши мамы и бабушки. И, между прочим, у них получались тончайшие кружевные блины, румяные пирожки, рассыпчатое печенье и отлично пропеченные нежные бисквиты, которые съедались очень быстро. Меры измерения веса в домашних условиях просты — тонкий и граненый стакан, чайная и столовая ложка. Поговорим о том, какое количество продуктов помещается в этих емкостях.

Таблица соотношения меры продуктов между собой.


1 чайная ложка	=	5 мл
1 столовая ложка	=	15 мл
1 столовая ложка	=	3 чайных ложки (то есть = 15 мл)
4 столовых ложки	=	60 мл
5 ст. ложки + 1 ч. ложка	=	80 мл
8 столовых ложек	=	½ стакана = 125 мл
1 стакан	=	250 мл
4 стакана	=	1000 мл = 1 литр
щепотка	=	менее ⅛ чайной ложки = менее 1 мл

Предложенные таблицы в статье, для удобства можно сохранить в своем мобильном телефоне или распечатать и повесить на холодильник.

Мерная таблица мука, крупа, хлопья (содержание в граммах)

Название продукта	Стакан /250 мл/ (граненый стакан до краев)	Столовая ложка	Чайная ложка
Пшеничная мука	160	30	10
Картофельная мука	200	30	10
Манная крупа	200	20	8
Гречка крупа	210	25	8
Рисовая крупа	230	25	8
Перловая крупа	230	25	8
Ячменная крупа	230	25	8
Пшенная крупа	220	25	8
Фасоль	220	30	10
Кукурузные хлопья	50	17	2
Овсяные хлопья	100	14	4
Пшеничные хлопья	60	9	2
Картофельный крахмал	230	30	10
Кукурузная мука	160	30	10
Сухари молотые	125	15	5
Толокно	140	–	–

Внимание: не утрамбовывайте стакан после того, как наполнили его. При утрамбовки вес в граммах значительно увеличится!

Масса тела

Строго говоря, масса это количественная характеристика, то сколько вещества содержится в том или ином объекте. Поэтому, она выражается скалярной величиной.

Однако, для описания массы используются понятия на которые она влияет — “энергия” и “импульс”.

Упрощенно, это:

Инертная масса — то сколько сил потребуется, чтобы сдвинуть тело в невесомости.
Гравитационная масса — поле гравитации, которое создает тело (или сила гравитационного взаимодействия с другими телами).

Отмеряем продукты правильно

Как правильно использовать домашние меры веса? Жидкими продуктами следует наполнять емкости до предела, то есть до самых краев. Вязкие и густые смеси (мед, варенье, сметану) удобнее накладывать ложкой, следя, чтобы стакан был полностью заполнен. Наполняйте емкости сыпучими и вязкими продуктами с горкой, а муку и крахмал не зачерпывайте прямо из пакета или мешка, а насыпайте ложкой, чтобы не образовывались пустоты. Не нужно трясти, рыхлить и утрамбовывать продукты, а если вам нужно просеять муку, делайте это после измерений. Дело в том, что при просеивании мука становится более объемной, а значит, изменится и ее вес. Для сравнения: тонкий стакан содержит 160 г муки при правильном наполнении, 210 г утрамбованной муки и 125 г просеянной муки. Изменение характеристик продуктов также влияет на их вес — к примеру, повышение влажности делает соль, сахар и муку тяжелее, а забродившая сметана легче свежей.

Тонны в кг

Тонна (фр. tonne от ср.-век.лат. tunna «бочка») — название единиц измерения массы.
Тонна (метрическая тонна) — единица измерения массы, равная 1000 килограммов. Русское обозначение: т>;>t. В Российской Федерации допущена к использованию наряду с единицами Международной системы единиц (СИ) без ограничения срока и области применения.
В 1795 году во Франции было утверждено официальное определение грамма, новой единицы массы, под которой стали понимать вес кубического сантиметра чистой воды, находящегося при температуре 0°С, позже выяснилось, что вода обладает наибольшей плотностью при 4°С и вес был переопределен.
В 1889 году в Лондоне был отлит металлический цилиндр, ставший новым эталоном килограмма. Изделие из сплава иридия и платины размером с солонку, выяснилось, что масса цилиндра с годами стала меньше. И хотя за все время своего существования Парижский эталон потерял всего 50 микрограмм — 1/ 200 000 000 от своего изначального веса — стало очевидно, что необходимо определить новую физическую константу килограмма.

Единицы массы в науке

Атомная единица массы (а.е.м., дальтон) = 1,660 538 921(73)·10⁻²⁷ кг = 1,660 538 921(73)·10⁻²⁴ г ^[4](в химии высокомолекулярных соединений и биохимии применяются также кратные единицы килодальтон, мегадальтон).
Солнечная масса M_☉ = 1,988 92(25)·10³⁰ кг^[5].
Электронвольт, 1 эВ = 1,782 661 845(39)·10⁻³⁶ кг^[6]^[7]>;>килоэлектронвольт, кэВ; мегаэлектронвольт, МэВ, гигаэлектронвольт, ГэВ; тераэлектронвольт, ТэВ) и дольные (миллиэлектронвольт, мэВ) единицы.
Масса электрона m_e = 9,109 382 91(40)·10⁻³¹ кг^[8].
Масса протона m_p = 1,672 621 777(74)·10⁻²⁷ кг^[9].
Планковская единица массы M_Pl = 2,176 51(13)·10⁻⁸ кг^[10].

Таблица измерения жидкости с помощью ложек.

Далее представляю вашему вниманию таблицу измерения и вычисления жидкости с помощью ложек.
Как пользоваться этой таблицей смотрите в примере?

Как отмерить 60 мл молока?
Нужный объем — 30 мл — найдем во втором столбце. Смотрим, какое количество ложек молока необходимо набрать, чтобы отмерить 60 мл. А это получается четыре столовых ложки или двенадцать чайных ложек.
Допустим вам нужно отмерить 20 мл вина?
Обращаемся к таблице, находим второй столбец, числа 20 — нет! В этом случае приступим к сложным простым математическим вычислениям. В таблице находим число 5. Из начальной школы помним четыре раза по пять будет 20. А это значит, что 4 чайные ложки жидкости составит 20 мл.

чашка	объем, мл	столовая ложка, шт	чайная ложка, шт
1	240	16	48
¾	180	12	36
⅔	160	11	32
½	120	8	24
⅓	80	5	16
¼	60	4	12
⅛	30	2	6
	15	1	3
	5		1

Чтобы научится отмерять продукты более точно, нужно понять основной принцип «массы и меры продуктов по категориям».
Жидкие и сыпучие продукты отмериваются стаканами и ложками, а овощи, фрукты, корнеплоды имеют свой средний вес и отмериваются поштучно.

Следующими вашему вниманию представляю удобную мерную таблицу продуктов. Пользуйтесь полезными шпаргалками на здоровье и готовьте диетические блюда точно по рецепту.

Верно ли, что масса, время, литр и площадь – это величины?

Величина – эта характеристика, которая может быть измерена, общая качественно, но отличающаяся количественно.

То есть, если вы можете отличить кирпич массой один килограмм от кирпича массой два килограмма, то масса – это физическая величина. Или если одно событие произойдёт через пять минут, а другое такое же событие – через час, то это разные события, даже если они во всём остальном одинаковы. То есть, с помощью измерения величин мы можем отличить один предмет, событие, явление от другого.

Более того, масса и время – относятся к основым величинам, принятым в системе СИ. Литр и площадь – производные от длины, которая тоже является одной из оснонвых величин.

Для сравнения, величиной не является, например, сила ауры во всякой эзотерике или энергоинформационное поле в соционике – потому что как их измерить? В каких цифрах? Как разница в этих цифрах будет влиять на параметры?

Мерная таблица продуктов в ложках и стаканах для кухни

Использование мерной таблицы, облегчает измерение продуктов для приготовления блюда по рецепту. Особенно, если у Вас нет под рукой весов, мерных ложек и мерных стаканов. Но на каждой кухне найдется обычный стакан 250 ml, столовая ложка и чайная ложка. К такой мерной утвари можно привыкнуть. И в дальнейшем будет даже очень удобно и быстро отмерять в ложках или стаканах. Если Вы так никогда не делали, то рекомендуем попробовать. Очень удобно!

Вес в физике

Масса – это мера инертности тела. Чем тело обладает большей инертностью, тем больше времени понадобится, чтобы придать ему скорость. Грубо говоря, чем выше значение массы, тем тяжелее сдвинуть предмет. В международной системе единиц массу измеряют в килограммах. Но её также измеряют и в других единицах, например;

унция;
фунт;
стоун;
американская тонна;
английская тонна;
грамм;
миллиграмм и так далее.

Когда мы говорим один, два, три килограмма, мы сравниваем массу с эталонной массой (прообраз которой находится во Франции в МБМВ). Масса обозначается m.

Вес – это сила, которая действует на подвес или опору за счёт предмета, притягиваемого силой тяжести. Это векторная величина, а значит у него есть направление (как и у всех сил), в отличие от массы (скалярная величина). Направление всегда идёт в центр Земли (из-за силы тяжести). Например, если мы сидим на стуле, сиденье которого располагается параллельно Земле, то вектор силы направлен строго вниз. Вес обозначается P и рассчитывается в ньютонах [Н].

Если тело находится в движении или покое, то сила тяжести (Fтяж), действующая на тело, равна весу. Это справедливо, если движение происходит вдоль прямой линии относительно Земли, и оно имеет постоянную скорость. Вес действует на опору, а сила тяжести на само тело (которое располагается на опоре). Это разные величины, и независимо от того, что они равны в большинстве случаев, не стоит их путать.

Сила тяжести – это результат притяжения тела к земле, вес – воздействие тела на опору. Так как тело изгибает (деформирует) опору своим весом, возникает ещё одна сила, она называется сила упругости (Fупр). Третий закон Ньютона гласит, что тела взаимодействуют друг с другом с одинаковыми по модулю силами, но разными по вектору. Из этого следует, что для силы упругости должна быть противоположная сила, и эта она называется – сила реакции опоры и обозначается N.

По модулю |N|=|P|. Но так как эти силы разнонаправленные, то, раскрывая модуль, мы получим N= – P. Именно поэтому вес можно измерить динамометром, который состоит из пружинки и шкалы. Если подвесить груз на это устройство, пружинка растянется до определённой отметки на шкале.

Метрическая система

Первоначально единицей измерения массы в метрической системе единиц являлся грамм, определявшийся как масса 1 см³ дистиллированной воды при температуре 4 °C и давлении в 1 атмосферу.

В настоящее время в Международной системе единиц (СИ) в качестве единицы измерения массы принят килограмм, являющийся одной из семи основных единиц СИ, а грамм представляет собой дольную единицу килограмма, равную 1/1000 килограмма. По определению «килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма»^[2]. В свою очередь, международный прототип килограмма представляет собой цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм, изготовленный из платиноиридиевого сплава (90 % платины, 10 % иридия) и хранящийся в Международном бюро мер и весов, расположенном в городе Севр около Парижа.

Кроме того, килограмм является единицей массы и относится к числу основных единиц в системах МКС, МКСА, МКСК, МКСГ, МКСЛ, МКГСС^[3].

В настоящее время

Тонна — 10⁶ (1 000 000) граммов, или 1000 килограммов.
Центнер — 10⁵ (100 000) граммов, или 100 килограммов.
Карат — 0,2 грамма.

Почему в СИ поперечное сечение в квадратных миллиметрах? Почему не в метрах?

А в физике элементарных частиц поперечное сечения измеряется в барн-ax, прочем 1 барн = 10⁻²⁴ см². Основные единицы международной системы единиц (СИ) — килограмм, метр, секунда, ампер, кельвин и т. д. Кроме них используются и производные единицы СИ, которые выражены через основные с помощью математических операций — умножения и деления. Например единица площади (поперечное сечение) в системе СИ измеряется в м², а заряд в Кулонах (C = A⋅сек).

Перед наименованием единиц можно использовать приставки как: нано, милли, кило, гига … Например, нанометр (1 нм = 10⁻⁹ м), миллиметр (мм) или сантиметр (см), а для площади соответственно мм², см² …

Если при вычислениях использовать только единицы измерения СИ (основные и производные) без приставок, размерности можно опустить.

Мерная таблица сахар, специи, орехи (содержание в граммах)

Название продукта	Стакан /250 мл/ (граненый стакан до краев)	Столовая ложка	Чайная ложка	1 шт.
Сахар	200	25	8	–
Сахарная пудра	180	25	10	–
Соль крупная	360	30	10	–
Соль мелкая	400	31	11	–
Какао порошок	–	15	5	–
Молотое кофе	–	20	7	–
Кофе растворимый	–	15	5	–
Мёд	350	30	10	–
Чай	–	10	3	–
Горчица	–	25	4
Лимонная кислота	–	25	8	–
Корица	–	20	8	–
Желатин в пластинках	–	–	–	2. 5
Желатиновая масса	–	15	5	–
Гвоздика молотая	–	15	3	–
Гвоздика	–	20	4	0.06
Лавровый лист	–	–	–	0.2
Перец черный молотый	–	11	5.5	–
Перец душистый	–	–	4.5	–
Перец красный молотый	–	–	1.5	–
Мак	155	18	5	–
Изюм	190	25	7	–
Арахис	175	25	8	–
Грецкие орехи	100	15	8	–
Лесной орех	170	30	9	–
Миндаль	160	30	9	–
Протеин	–	15	5	–
Сода	–	28	12	–

Русская система мер

Берковец = 164 килограмма
Пуд = ¹/₁₀ берковца = 40 фунтам = 1280 лотам = 3840 золотникам = 368 640 долям = 16,3804815 кг
Фунт = 409,5120375 граммов
Лот = ¹/₃₂ фунта = 3 золотникам = 288 долям = 12,797 251 191 395 300 граммам
Золотник = ¹/₉₆ фунта = 4,26575417 г
Доля = ¹/₉₆ золотника = 44,435 миллиграммов

Есть ли измерение боли? Если есть, то в чем она измеряется и каким образом?

В интернете одно время существовал фейковый факт, что боль измеряется в неких del’ах, а кто-то даже рискнул выдвинуть”гипотезу”, что в данных, с позволения сказать, единицах измерения, удар по яйцам расценивается болезненнее родов.

Когда-то что-то подобное и вправду хотели ввести, но со временем стало понятно, что измерить боль – дело более трудное, чем казалось.

Точность — вежливость королей

Для измерения меры веса продуктов без весов нужно соблюдать некоторые правила, которые помогут вам строго соблюдать рецептуру. Для приготовления закусок, супов, основных блюд и гарниров это не так критично. Однако в некоторых случаях, например при выпечке хлеба, неправильное соотношение жидкости и муки может привести к замедлению брожения. При недостатке влаги тесто плохо поднимается, а хлеб имеет сухую крошащуюся текстуру. Если влаги, наоборот, слишком много, выпечка получается тяжелой, расплывшейся, с сырым и липким мякишем.

Ньютон – единица измерения веса в Международной системе единиц

В настоящее время в физике в большем масштабе, чем остальные, используют Международную систему единиц (СИ) в которой ньютон – единица измерения веса, как разновидности силы. Один ньютон (1Н) – это сила, сообщающая телу, имеющему массу в 1 килограмм, ускорение равное 1 метру, деленному на секунду в квадрате в направлении действия силы:

[1Н=1кгcdot 1frac{м}{с^2}. 2}.$ – единицы измерения веса, как силы в системе СИ.

Вес тела

Если говорить обывательским языком, то вес человека это величина с которой тело давит на горизонтальную поверхность (под воздействием силы тяжести).

Как известно из второго закона Ньютона, сила равна произведению массы на ускорение (F=ma), или в нашем случае на ускорение свободного падения (F=mg).

Поэтому получается, что:

У веса размерность силы (измеряется в Ньютонах).
В системе единиц МКГСС есть специальное обозначение относящееся к основным единицам — “килограмм-сила”.
У поверхности Земли вес человека в 9.8 раз больше, чем его масса.
С удалением от поверхности Земли, величина ускорения свободного падения снижается, соответственно и падает вес.
Вес, в отличие от масса, величина не постоянная.
Вес человека на Луне значительно меньше, чем на Земле, хотя масса остается той же.

Источники

https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_203_edinicy_izmerenija_vesa. php
https://www.edimdoma.ru/kulinarnaya_shkola/posts/19141-tablitsa-mer-i-vesov-chto-i-kak-otmerit-esli-net-mernogo-stakanchika
https://dietalegko.com/interesnyie-stati/tablitsa-mer-i-vesov-produktov-shpargalka-na-kukhnyu.html
https://food-wiki.ru/mernaya-tablitsa-produktov/
https://zen.yandex.com/media/vor4un/chto-bolshe-ves-ili-massa-tela-5e47a8d0c6e52572332ddb8a
https://allcalc.ru/converter/tonna-kilogram
https://wiki.moda/wikipedia/%D0%95%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B_%D0%B8%D0%B7%D0%BC%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D0%BC%D0%B0%D1%81%D1%81%D1%8B
https://yandex.ru/q/question/v_kakikh_edinitsakh_izmeriaetsia_massa_f82cda75/?answer_id=3a641c20-d132-4bfa-8970-7086c2af1139
https://LivePosts.ru/articles/education-articles/fizika/formula-dlya-izmereniya-vesa-tela

ФизМат БАНК – ПОЧЕМУ ВЕС ТЕЛА РАЗЛИЧЕН НА ПОЛЮСЕ И НА ЭКВАТОРЕ?

ФизМат БАНК / Статьи по физике / ПОЧЕМУ ВЕС ТЕЛА РАЗЛИЧЕН НА ПОЛЮСЕ И НА ЭКВАТОРЕ?

Вес тела зависит от широты местности.
Если тело, вес которого в Киото 1 кГ (1кГ = 9,8 Н), взвесить на антарктической станции «Сёва», окажется, что здесь его вес увеличился на 29 Г, составив, таким образом, 1 кГ 29 Г. То же тело в столице южно-американской страны Эквадор городе Кито будет весить 997,5 Г. Другой пример. Тело, весящее в Кито 1 кГ, будет весить в Антарктиде 1005,4 Г. Разница в весе равна 0,5 %. Если принять, что 1 Г золота стоит 4500 иен, то стоимость бруска весом 1 кГ на Южном полюсе увеличится на 24 000 иен. Итак, вес тела изменяется в зависимости от широты местности. Однако такие изменения можно обнаружить только с помощью пружинных весов, так как обычные рычажные весы для этой цели непригодны..
Рычажные и пружинные весы.
Издавна о весе тела судили по тому, насколько тяжело удержать его на ладони пли приподнять с земли. Впоследствии, когда появилась необходимость взвешивать драгоценные металлы и зерно, были изобретены весы. Рисунок на египетском папирусе, относящийся к 1400 г. до н. э., изображает весы, предназначенные для очень точных измерений (рис. 1.1).

Рисунок 1.1. Изображение рычажных весов на древнеегипетском папирусе

Весы — это прибор, с помощью которого вес тела сравнивается с весом гири — противовеса. Поэтому, чтобы измерить вес тела па рычажных весах, необходимо на чашу весов положить гири, вес которых уравновесил бы вес тела. Так как при перемещении в различные точки земной поверхности вес тела и гири изменяется одинаково, то при таком способе взвешивания нельзя заметить изменении веса тела. В повседневной жизни используется простой, по менее точный метод измерения веса с помощью пружинных весов. Под действием приложенной силы пружина растягивается, и по степени растяжения можно судить о величине этой силы, в данном случае – о весе тела. Измеренный таким образом вес есть не что иное, как сила тяжести, действующая на тело. Следовательно, если вес тела, измеренный с помощью пружинных весов, в различных точках земной поверхности окажется различным, то это означает, что сила тяжести в этих точках различна.
Центробежная сила.
Значение силы тяжести зависит от широты местности. На малых широтах, с приближением к экватору, сила тяжести уменьшается. Заметное различие в весе тела на экваторе и на полюсах объясняется, в основном, собственным вращением Земли.

Рис. 1.2. Вращение тела вокруг своей оси

Каждая точка вращающегося тела испытывает действие силы, направленной от оси вращения и перпендикулярной к этой оси. Эту силу называют центробежной. Действие центробежной силы иллюстрируется на рис. 1.2. Шарик, подвешенный к нитке, вращается вокруг оси, а нить подвеса при этом отклоняется на некоторый угол от вертикали. При увеличении скорости вращения угол отклонения также увеличивается. Величина центробежной силы пропорциональна расстоянию вращающегося тела от оси вращения. Земной шар, изображенный на том же рисунке, вращается вокруг своей оси. Расстояние от оси вращения до поверхности Земли на экваторе совпадает с радиусом Земли, а при увеличении широты местности убывает.
Земное притяжение и центробежная сила.
Вес тела, определяющийся, главным образом, действующей на него силой земного притяжения (силой гравитации), на экваторе из-за влияния центробежной силы уменьшается. Так как ось вращения Земли проходит через Северный и Южный полюсы, в этих точках земной поверхности центробежная сила равна нулю и вес тела обусловлен исключительно силой притяжения Земли. Центробежная сила на экваторе составляет 1/300 часть силы притяжения и направлена от центра Земли. Если считать, что на полюсах и экваторе сила земного притяжения одинакова, то вес тела на экваторе будет на 1/300 часть меньше его веса на полюсах, т. е. предмет, который на полюсе весит 1 кГ, на экваторе будет весить 997 Г.
В каком бы месте мы не измеряли вес тела, нам никогда не удастся раздельно измерить силу земного притяжения и центробежную силу. Таким образом, измеряемая сила тяжести является суммой сил земного притяжения и центробежной силы к поэтому на экваторе из-за центробежной силы вес тела па 1/300 часть меньше, чем на полюсах.
Форма Земли.
Как уже отмечалось, вес тела в Кито отличается от его веса на полярной станции «Сёна» на 0,5 %. А так как эта станция достаточно далека от полюса (69° южной широты), то различие в весе тела в Кито и на Южном полюсе должно быть еще большим. Такая разница в весе не может быть объяснена только наличием центробежной силы. За счет чего же возникает эта разница? Самое простое объяснение состоит в том, что Земля не является идеальной сферой. И действительно, ее радиус па экваторе равен 6378,14 км, а на полюсе — 6356,76 км. Разница составляет 1/300 часть радиуса Земли. Таким образом, Земля представляет собой слегка сплющенную на полюсах сферу, точнее говоря, эллипсоид вращения.
0,5 %-е различие в весе.
В произвольном масштабе на рис. 1.3 изображено поперечное сечение Земли. Незаштрихованная часть является идеальной окружностью. Если бы Земля была идеальной сферой, то сила тяжести была бы обратно пропорциональна квадрату расстояния от ее центра.

Рис. 1.3. Сила земного притяжения и форма Земли.

Из рис. 1.3 видно, что расстояние от точки Е на экваторе до центра больше, чем от точки N на Северном полюсе до центра, поэтому сила земного притяжения, обусловленная не заштрихованной частью сечения Земли, на полюсе больше, чем на экваторе. В то же время вклад заштрихованной части сечения больше на экваторе. Два вышеуказанных фактора почти компенсируют действие друг друга, однако, как показали расчеты математика Клеро, проведенные для эллипсоида вращения, вес тела на экваторе, с учетом действия центробежной силы, меньше на 1/200 веса тела на полюсе. Это соотношение действительно подтверждается результатами взвешивания тела на полюсе и на экваторе. Таким образом, центробежная сила и не сферическая форма Земли позволяют объяснить наблюдаемую разницу в весе тела па полюсе и на экваторе.
Равновесие трех сил.
Итак, теперь мы знаем, чем вызвано отличие в весе тела па полюсе и на экваторе. Остается ответить на вопрос: каким будет вес тела в точке, не лежащей ни на полюсе, ни на экваторе, а допустим, в Киото? В этом случае направления силы земного притяжения и центробежной силы не лежат на одной прямой и складываются согласно правилу параллелограмма.
Чтобы представить себе сложение сил, проведем мысленно опыт, используя изображенное на рис. 1.4 приспособление, предназначенное для поднятия груза М. К концам нити, перекинутой через два блока, подвешены грузы М₁ и М₂, а в произвольной точке между ними закреплен груз М. Если вес М меньше суммы весов М₁ и М₂, тело А₁, достигнув определенной высоты, остановится: наступит состояние равновесия. Силы F₁, F₂, F, действующие на грузы, пропорциональны весам соответствующих грузов,

Рис.1.4. Равновесие трех сил.

В левой части рис. 1.4 эти силы вынесены отдельно, так что их величина и направление остаются неизменными. Если F₁ и F₂ — стороны параллелограмма, F’ — его диагональ, то F и F’ равны друг другу по величине и противоположны по направлению, а поэтому три вышеупомянутые силы находятся в равновесии, в чем мы могли убедиться на опыте.
Сложение и разложение силы на составляющие.
Рассмотренные нами силы F и F’ уравновешивают друг друга, причем действие силы F’ эквивалентно действию двух сил F₁ и F₂. Сила, действие которой равно действию двух каких-либо сил, называется их результирующей или равнодействующей. Из сказанного следует, что равнодействующей двух сил является диагональ параллелограмма, каждая сторона которого соответствует одной из сил. Таким образом, равнодействующей двух сил является диагональ параллелограмма, построенного на складываемых силах, выходящая из точки приложения этих сил. Поэтому, если на двух силах построить параллелограмм, то диагональ, проведенная из точки их приложения, будет результирующей складываемых сил. Параллелограмм, с помощью которого находят результирующую двух сил, называется параллелограммом сил, а способ ее определения правилом параллелограмма сил.
Если требуется найти равнодействующую более чем двух cил, необходимо последовательно применить правило параллелограмма.

Рис. 1.5. Результирующая двух равных по величине сил F и F₂ – притяжения и центробежной силы.
Рис. 1.6. Разложение силы F на две взаимно перпендикулярные составляющие F и F₂

В случае, когда силы F₁ и F₂ равны по величине, их результирующая F’ как показано на рис. 1.5, будет биссектрисой угла между ними. Разложение силы на составляющие является операцией, обратной сложению. На рис. 1.6 показано изложение одной силы F на две взаимно перпендикулярные вставляющие F₁ и F₂.
Сложение силы земного притяжения и центробежной силы. Зная правило сложения сил, легко найти сумму силы земного притяжения и центробежной силы.
Прежде всего, снова рассмотрим вращательное движение шарика, подвешенного на нитке.

Рис. 1.7. Результирующая силы тяжести и центробежной силы.
Рис. 1.8. Результирующая силы земного притяжения и центробежной силы.

Как видно из рис. 1.7, результирующая силы тяжести и центробежной силы равна и противоположно направлена силе натяжения нити. Сила натяжения нити в зависимости от приложенного усилия может быть разной, но численное ее значение и направление всегда таковы, что уравновешивают это усилие. Таким образом можно определить угол отклонения нити в зависимости от скорости вращения, при условии, что вращение происходит вокруг оси, перпендикулярной к поверхности Земли, т.е. когда сила тяжести и центробежная сила направлены перпендикулярно друг другу. Точно так же можно найти равнодействующую силы земного притяжения и центробежной силы. В этом случае, как показано на рис. 1.8, сила земного притяжения направлена к центру Земли, а центробежная сила — перпендикулярна к оси вращения. Как уже говорилось ранее, центробежная сила очень мала по сравнению с силой земного притяжения, однако на 35,01° северной широты, что соответствует широте Киото, центробежная сила составляет 0,3 % силы тяжести. Это приводит к тому, что направление силы тяжести в этой точке будет на 0,1° отклоняться от линии, соединяющей точку с центром Земли. В повседневной жизни этим отклонением обычно пренебрегают и определяют горизонтальную поверхность как поверхность, перпендикулярную к линии отвеса, т.е. к линии, вдоль которой действует сила тяжести.
Хотя вносимая центробежной силой разница в весе равна лишь 1/300, тем не менее вес стокилограммовой штанги за счет нее уменьшается на 300 Г.

Исследование 1 ЦЕНТРОБЕЖНАЯ СИЛА

Движение по окружности.
Мы уже говорили, что на вращающееся тело действует центробежная сила. Но возникает вопрос: какова природа этой силы? До сих пор, рассматривая вращательное движение, мы обходились без ее определения. Теперь попытаемся восполнить этот пробел. Для этого рассмотрим, как это показано на рис. 1.9, движение тела массой m по окружности радиуса r с постоянной скоростью v. Нам достаточно знать, что измеряемый обычно в килограммах вес тела пропорционален массе.

Рис. 1.9. Что такое центробежная сила?
a=V²/r=r ω²
f=ma=mV²/r=mrω ²
ω=2π/Т =V/r
T=2πr/V
Здесь а-ускорение; f-центробежная сила; ω-угловая скорость; Т-период вращения; r-радиус; V-скорость; m-масса

Ускорение а тела, движущегося по окружности, направлено по радиусу к центру окружности, причем величина его пропорциональна квадрату скорости v₂ и обратно пропорциональна радиусу r. Чтобы создать такое ускорение, к телу необходимо приложить силу, равную произведению ускорения на его массу. Это следует из соотношения, которое называется вторым законом Ньютона. Направление силы совпадает с направлением ускорения, благодаря чему сила называется центростремительной.
Если в формуле для силы использовать в качестве единицы длины метр, а единицы времени — секунду, то сила будет выражаться в ньютонах. Один ньютон — это сила, которая сообщает телу массой в 1 кг ускорение 1 м/с². Сокращенно ньютон обозначают буквой Н. В качестве величины, дающей представление о скорости тела при движении по окружности, используется угловая скорость.
Эта величина показывает, на какой угол повернулось тело при вращении за единицу времени, причем в качестве единицы угла используется радиан. Угол, опирающийся на дугу, равную по длине радиусу ее окружности, называют углом в один радиан. Таким образом, 360° соответствуют 2 π радиан, где п равно 3,14.
Теперь попытаемся ответить на вопрос, что увидит наблюдатель, вращающийся вместе с исследуемым телом вокруг одной оси с той же угловой скоростью, что и исследуемое тело. С его точки зрения, тело будет выглядеть покоящимся, то есть все действующие на него силы будут находиться в равновесии. При вращении тела пружина растягивается и, следовательно, на него действует упругая сила пружины (см. рис. 1.9). Но с точки зрения вращающегося наблюдателя силу растяжения пружины должна уравновешивать сила, направленная от центра. Эту силу называют центробежной, а действие ее проявляется только во вращающейся системе координат.
Центробежная сила и вес.
Человек на земной поверхности вращается вместе с земным шаром вокруг его оси и, естественно, испытывает на себе действие центробежной силы. Поэтому, интересуясь величиной силы тяжести на поверхности Земли, необходимо всегда принимать во внимание центробежную силу.
Экваториальный радиус Земли равен 6378,14 км, период ее вращения 23 ч 58 мин 4 с. Используя эти значения, получим для центробежной силы, действующей на тело массой 1 кг, величину 0,03 Н. Так как ускорение силы тяжести равно 9,8 м/с2, а следовательно, сила тяжести, действующая на массу в 1 кг, равна 9,8 Н, то отношение центробежной силы на экваторе к силе тяжести равно 1/300. Ввиду малости центробежной силы число 1/300 можно считать отношением центробежной силы к силе земного притяжения.
Известно, что из-за действия центробежной силы поверхность жидкости всегда перпендикулярна к направлению результирующей силы земного притяжения и центробежной силы. В результате этого небесные тела—сгустки жидкой и газообразной материи — при вращении приобретают форму сплюснутого эллипсоида вращения. Такая форма обусловлена в конечном счете наличием центробежной силы.
Сплюснутую форму Земли и других планет можно попытаться объяснить, если предположить, что в начале своего образования они находились в жидком состоянии и вращались с большей скоростью. Однако на вопрос о том, действительно ли планеты в начальном этапе своего образования находились и жидком состоянии, точного ответа дать невозможно.

Исследование 2 ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ И ЕЕ АНОМАЛИИ

Ускорение силы тяжести.
Как и любую другую силу, силу тяжести можно измерить. Однако на практике обычно измеряют ее ускорение. Для этой цели издавна используется метод маятника, основанный на том, что период колебаний маятника пропорционален квадратному корню из отношения его длины к ускорению силы тяжести. Длина маятника должна быть Большой по сравнению с амплитудой его отклонений от положения равновесия. Тогда выполняется условие малости его колебаний, на основании которого получена формула для периода. Однако измерить его длину с большой точностью трудно. Точность 10-8 при измерении 1 м означает, что абсолютная ошибка соизмерима с длиной волны видимого света.
Существует прямой и намного более точный метод определения ускорения силы тяжести, заключающийся в измерении времени падения тела в вакууме. Путь, пройденный телом, измеряют с помощью лазерного луча, время — с помощью атомных часов. Зная соотношение, связывающее высоту и время падения, можно измерить ускорение силы тяжести с точностью до 10-9. Кроме того, с этой целью используется пружинный гравиметр. С его помощью значение силы тяжести измеряется с точностью до 10-8—10-9. В несколько усовершенствованном варианте прибор используют на кораблях для определения ускорения силы тяжести g на морской поверхности.
В табл. 1.1 представлены значения g, полученные этим методом в разных точках земной поверхности. Существует также метод измерения g, в основе которого лежит эффект Мейсснера. Кроме того, значение g можно найти, используя искусственные спутники Земли. В геофизике в качестве единицы измерения ускорения принят 1 гал, равный 1 см/с². Первоначально единица была на звана «галилео»; в настоящее время употребляется сокращенное название этой единицы «гал». Миллигал равен одной тысячной гала.
¹Эффект этот заключается в следующем. Если над сверхпроводящим кольцом, по которому циркулирует незатухающий ток, поместить сверхпроводящий шарик из ниобия, он повиснет над кольцом без всякой поддержки. Такая «магнитная подушка» возникает благодаря тому, что ток, циркулирующий в кольце, создает магнитное поле, приводящее к появлению в поверхностном слое сверхпроводящего шарика индуцированных незатухающих токов.
Направление их таково, что возникает сила отталкивания наведенного тока и тока в кольце. Шарик повисает в воздухе на высоте, определяемой равенством силы отталкивания и веса шарика.

Таблица 1.1. Ускорение силы тяжести в различных точках земной поверхности
Пункт на поверхности Земли	Геометрическая широта	Высота над уровнем моря	Ускорение силы тяжести, гал
Хельсинки	60°11′ северной широты	20,6	981,90
Париж	48°50′ »	65,9	980,83
Саппоро	43°04′ »	15	980,48
Вашингтон	38°54′ »	-0,2	980,10
Токио	35°39′ »	28,0	979,76
Киото	35°01′	59,9	979,71
Кагосима	31°34′ »	4,2	979,47
Дели	28°36′ »	208,8	979,12
Мехико	19°20′ »	2268,5	977. 93
Панама	8°58′ »	9	978,23
Кито	0°13′ южной широты	2815,1	977,26
Антарктическая станция «Сева»	69°00′ »	14	982,53

Ускорение силы тяжести зависит от высоты над уровнем моря. Так, в Кито, расположенном на 0°13′ южной широты, g = 977,26 гал. Это меньше стандартного значения g на экваторе, равного 978,04 гал. Подобное различие объясняется тем, что Кито расположен в Андах на высоте 2815 м над уровнем моря.
Аномалии силы тяжести.
Полезную информацию можно получить, сравнивая значения g в разных точках, расположенных на одной широте, предварительно приведя их к стандартным, отвечающим 0 м над уровнем моря. Отклонения g от стандартного значения называются аномалиями силы тяжести. Эти аномалии возникают по многим причинам. Часто они являются первым признаком залежей полезных ископаемых или месторождений нефти.
Наблюдение за движением искусственного спутника, происходящим под действием силы тяжести, показывает, что ее значение изменяется в широких пределах. Это частично объясняется тем, что вся мантия Земли охвачена медленными вихрями мощных течений. Там, где поднимающееся из недр течение расползается в стороны, разогретые участки коры растягиваются, из-за чего значение g в таких местах будет на несколько миллигал ниже. Наблюдения, проведенные со спутников, показали, что форма Земли отличается от эллипсоида вращения. Измерения g в различных точках планеты проводятся в рамках международного сотрудничества, однако некоторые страны предпочитают замалчивать точные значения g на своей территории. Дело в том, что эти сведения чрезвычайно важны для наведения межконтинентальных баллистических ракет на цель, точность попадания которых составляет 100 м.

Рейтинг:

(голосов: 0)

1.

Konstruktor 17.09.2022 20:46

Добрый день!
У Вас в данной статье в расчётах веса тела на экваторе и на полюсах точно нет ошибки?

Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям

Масса, энергия, импульс и закон сохранения / Хабр

Множество непонятных свойств мира связаны с природой массы и энергии (а также импульса). Все мы слышали эти слова и у многих из нас есть туманное представление об их значении. Конечно, значений у слов «масса» и «энергия» в английском и других языках довольно много. К сожалению, ни одно из них не совпадает с теми, что имеют в виду физики. Попробуйте отставить в сторону эти значения слов и поработать с точными физическими понятиями – иначе вы полностью запутаетесь.

Необходимо отметить, что не стоит при словосочетании «масса и энергия» вспоминать другую популярную пару, «вещество и энергия». Многие люди упоминают последнее словосочетания так, будто вещество и энергия – это две стороны одной медали. Но это не так. Вещество и энергия относятся к разным категориям, как яблоки и орангутанги. Вещество, не важно, как его определять – это класс объектов, существующих во Вселенной, а масса и энергия – это не объекты, а свойства, которыми эти объекты обладают. Масса и энергия глубоко переплетены друг с другом, и заслуживают общего объяснения.

Чтобы понять массу и энергию, необходимо добавить к ним импульс и обсудить различия и связи этих величин.

Энергия

У слова «энергия» есть множество значений. Когда мы заболеваем, то говорим о том, что у нас не осталось энергии, имея в виду силу и мотивацию. Когда мы говорим, что у кого-то полно энергии, мы имеем в виду его высокую активность. Мы жалуемся на рост цен на энергию, имея в виду топливо. Мы говорим о духовной энергии как о чём-то неизмеримом, но важном, возможно, о некоей форме харизмы. И все эти понятия перекликаются друг с другом, поэтому мы и выбираем одно слово для их описания. Но в физике энергия – это совсем другое. С точки зрения физики ошибочно будет смешивать одно из этих определений с физическим. В физике нужно придерживаться физического термина, чтобы не получить неправильные ответы и не запутаться вконец.

К несчастью, понятие «энергии» в физике очень сложно описать так, как это делают словари – короткой содержательной фразой. Но не подумайте плохого – всё дело в несовершенстве естественного языка, а не в том, что понятие энергии в физике расплывчато. В любой заданной физической системе совершенно понятно, какова её энергия, как в смысле её экспериментального измерения, так и в смысле расчётов (при наличии описывающих систему уравнений).

Одна из причин, по которым энергию так сложно описать – она может принимать множество форм, и не все из них просто понять. Вот три наиболее часто встречающихся разновидности:

1. Энергия может быть заключена в массе объекта. Здесь я называю такой вариант «энергией массы» (благодаря известному уравнению E=mc² энергия связывается с массой. Также она называется «энергия покоя», поскольку это энергия объекта, находящегося в покое, то есть, без движения).

2. Во-вторых, энергия бывает связанной с движением объекта. Здесь я называю её «энергией движения», а технический термин для этого – кинетическая энергия. Этот вариант интуитивно легко воспринять, поскольку у быстро движущихся объектов энергия больше, чем у медленно движущихся. Кроме того, у тяжёлого объекта энергия движения больше, чем у лёгкого, движущегося с той же скоростью.

3. Энергия может храниться во взаимоотношении объектов (и обычно называется «потенциальной»). Она хранится в растянутой пружине, в воде за дамбой, в гравитационном взаимодействии Земли и Солнца, во взаимодействиях атомов в молекуле. Существует множество способов хранения энергии. Звучит расплывчато, но в этом виноват язык. В любом из перечисленных случаев существуют точные формулы, описывающие сохранённую в системе энергию и хорошо определённые пути её измерения.

С третьим типом энергии связано то, что я буду называть энергией взаимодействия, и это наиболее запутанное понятие из всех. В отличие от энергии массы и энергии движения, которые всегда больше или равны нулю, энергия взаимодействий может быть положительной и отрицательной. Пока я оставлю эту тему, но мы к ней ещё вернёмся.

Энергия – это особая величина огромной важности для физики. Причина такой важности – в том, что она «сохраняется». Что же это означает?

Если вы начнёте наблюдение с объекта или с набора объектов – назовём их «системой объектов» – обладающих определённым количеством энергии в начальный момент (не забудьте подсчитать всю энергию – массы, движения, сохранённую энергию всех типов, и т.п.), а затем части системы будут взаимодействовать только друг с другом и более ни с чем, тогда в конце наблюдения общее количество энергии, которым обладают эти объекты, будет тем же, что и в начале. Общая энергия системы сохраняется – её общее количество не меняется. Она может менять форму, но если отслеживать все разновидности, то в конце её будет столько же, сколько и в начале.

Это правило работает, даже если некоторые объекты будут исчезать и уступать место другим, к примеру, если одна частица в системе распадётся на две других, вливающихся в систему.

Почему энергия сохраняется? Из-за математического принципа, соотносящего тот факт, что законы природы со временем не меняются, с существованием сохраняющейся величины, которую мы по определению называем «энергией».

Самым известным и общим определением этого принципа мы обязаны Эмми Нётер, одной из величайших математических физиков предыдущего столетия, современнице Эйнштейна. Некоторые члены физического и математического сообщества относились к ней с глубоким уважением, но в то время в своей родной Германии она страдала от дискриминации по половому и национальному признаку (там блокировали попытки присвоить ей звание профессора в Гёттингене, и оттуда ей пришлось бежать после того, как к власти пришли нацисты). Эмигрировав в США, всего после двух лет преподаваний в колледже Брин-Мар (который по сию пору принимает для обучения только женщин), она умерла от онкологического заболевания.

Знаменитая теорема Нётер (реально это две тесно связанных теоремы) говорит нам, что если в законах природы существует симметрия – в нашем случае это значит, что законы природы одинаковы в любой момент времени – то из этого следует сохранение некоей величины – в нашем случае, энергии.

Более того, теорема в точности сообщает нам, что это за величина – каковы различные формы энергии, для заданной системы объектов, которые необходимо сложить, чтобы получить общую энергию. Именно поэтому физики всегда точно знают, что такое энергия, и почему её легче получить при помощи уравнений, чем определить словами.

Импульс

С импульсом дело обстоит примерно таким же образом, что и с энергией. Законы природы везде одинаковые. Грубо говоря, эксперименты дают одни и те же ответы, проводите ли вы их к северу или к югу отсюда, к западу или востоку, на вершине здания или в глубокой шахте. Выберите любое направление в пространстве. Тогда, согласно Нётер, импульс вдоль этого направления сохраняется. Поскольку в пространстве есть три измерения, то можно двигаться в трёх разных независимых направлениях и существуют три независимых закона сохранения. Выбрать можно три любых направления, при условии, что они разные. К примеру, можно выбрать в качестве трёх законов сохранения импульсы в направлениях север-юг, запад-восток и вверх-вниз. Или можно выбрать три других – по направлению к и от Солнца, вдоль орбиты Земли в обе стороны, и вверх и вниз по отношению к плоскости Солнечной системы. Ваш выбор не имеет значения, ибо импульс сохраняется вдоль любого направления.

Простейшая форма импульса возникает благодаря простому движению объектов, и это примерно то, что можно представить себе интуитивно: если объект двигается в определённом направлении, то у него есть импульс в этом направлении, и чем быстрее он двигается, тем больше этот импульс. А у более тяжёлого объекта импульс больше, чем у лёгкого, если они двигаются с одинаковыми скоростями.

Одно из интересных следствий этого сохранения: если у вас имеется неподвижная система из объектов (то есть, система в целом не двигается, если усреднить все движения составляющих её объектов), тогда она будет оставаться неподвижной, если только ей не придаст движение какое-либо внешнее воздействие. Причина в том, что у неподвижной системы суммарный импульс равен нулю, и поскольку импульс сохраняется, он останется равным нулю навсегда, если только не вмешается что-либо извне системы.

Масса, и её связь с энергией и импульсом

Теперь обратимся к массе

К сожалению, с массой связано много путаницы – после выхода работы Эйнштейна по теории относительности некоторое время существовало два понятия массы. И только одно из них (то, на котором остановился сам Эйнштейн, и которое иногда называют «инвариантной массой» или «массой покоя», чтобы отличить её от уже ставшего архаичным термина «релятивистская масса»), до сих пор используют в физике частиц. В отдельной статье я поясню это более подробно.

Рис. 1

Под массой m, которую я использую в статьях, подразумевается та масса, что непосредственно связывает энергию и импульс. Для объекта, двигающегося без воздействия внешних сил (не взаимодействующего значительно с другими объектами), Эйнштейн предположил (и это было подтверждено экспериментами), что его энергия E, импульс p и масса m удовлетворяют простому пифагорову равенству:

Помните старика Пифагора, утверждавшего, что для прямоугольного треугольника со сторонами A и B и гипотенузой C выполняется равенство ? Это связь того же типа – см. рис. 1. У нас с – постоянная скорость, которая, как мы увидим, служит универсальным пределом скорости. Также мы увидим, почему её называют «скоростью света».

Согласно уравнениям Эйнштейна, скорость объекта, делённая на предел скорости с, это просто отношение pc к Е:

То есть отношение горизонтального катета к гипотенузе. Оно также равно синусу угла α на рис. 1. Вот так вот, граждане. А поскольку катеты прямоугольного треугольника всегда короче гипотенузы (синус любого угла всегда меньше или равен 1), скорость любого объекта не может превышать с, универсальный предел скорости. С увеличением скорости объекта фиксированной массы p и E становятся очень большими (рис. 2), но E всегда больше pc, поэтому v всегда меньше c!

Рис. 2

Теперь обратите внимание, что если объект не двигается, то его импульс p равен нулю, и отношение в уравнении 1 сводится к:

Знаменитая формула Эйнштейна, связь массы с фиксированным количеством энергии (то, что я называю энергией массы), это просто утверждение, соответствующее тому, что когда треугольник вырождается в вертикальную линию, как на рис. 3 слева, его гипотенуза становится такой же длины, как вертикальный катет. При этом оно не означает, что энергия всегда равна массе, помноженной на квадрат с. Это работает только для покоящегося объекта с нулевым импульсом.

Рис. 3

Ещё одно интересное наблюдение: для безмассовой частицы вертикальный катет треугольника нулевой, а гипотенуза и горизонтальный катет совпадают, как на рис. 3. В таком случае E равняется pc, что означает, что v/c = 1, или v = c. Видно, что безмассовая частица (к примеру, фотон, частица света) неизбежно перемещается со скоростью с. Поэтому скорость света такая же, как универсальный предел скорости, с.

С другой стороны, если взять обладающую массой частицу, как на рис. 4, то неважно, насколько большим вы делаете импульс и энергию, E всегда будет немного больше, чем p*c, поэтому скорость всегда будет меньше с. Безмассовые частицы обязаны перемещаться с максимальной скоростью. Скорость массивных частиц должна быть меньше.

Рис. 4. Здесь “>>” означает «гораздо больше»

Представьте себе другой пограничный случай, медленно (по сравнению со скоростью света) движущийся массивный объект, к примеру, автомобиль. Поскольку его скорость v гораздо меньше с, его импульс p умноженный на c будет гораздо меньше E, и, как видно из рис. 5, E будет немногим больше, чем mc². Поэтому энергия движения медленного объекта E — mc² гораздо меньше, чем энергия его массы mc², а у быстрого объекта энергию движения можно сделать сколь угодно большой, как мы видели на рис. 4.

Один тонкий момент: импульс – это не только число, но и вектор. У него есть величина и направление. Он направлен в сторону движения частицы. Когда я пишу «p», я указываю только величину. Во многих случаях необходимо отслеживать и направление импульса, хотя в уравнении №1, связывающем импульс с энергией и массой, этого делать не нужно.

Рис. 5

Ещё один тонкий момент: я использовал треугольники и простейшую тригонометрию, поскольку она известна всем из школы. Экспертам же нужно быть осторожнее – правильно понять уравнения Эйнштейна можно, используя гиперболические функции, обычно не встречающиеся дилетантам, но крайне важные для понимания структуры теории, и делающие более понятными такие вещи, как сложение скоростей, сжатие расстояний и т.п. Не претендующие на экспертизу люди могут это игнорировать.

Но скорость же относительна?..

Если вы внимательно читали текст, вас уже может кое-что удивить. Вы знаете, что скорость частицы – или чего угодно, движущегося медленнее света – зависит от точки зрения.

Если вы сидите дома и читаете книгу, вы скажете, что скорость книги нулевая (и относительно вас она действительно покоится), следовательно, у неё нет импульса и энергии движения, только энергия массы. Но если бы я стоял на Луне, то я напомнил бы вам, что Земля вертится, поэтому это вращение увлекает и вас, и двигает вас относительно меня со скоростью в сотни километров в час. Так что вы с вашей книгой обладали бы импульсом с моей точки зрения.

Кто же прав?

Вариант относительности согласно Галилею – первый принцип относительности – утверждает, что правы мы оба. Вариант относительности Эйнштейна соглашается с точкой зрения Галилея в том, что правы оба, но вносит важные корректировки в то, как обозначили бы последователи Галилея энергию, импульс и массу книги, помещая эти величины в пифагорово соотношение уравнения №1.

Но если правы все, какую E и какой p мне нужно подставить в соотношение энергии/импульса/массы, ? Подставить E и p, измеренные вами, читающим книгу, то есть E = mc² и p = 0? Или подставить E и p, которыми обладает книга с моей точки зрения, когда вы двигаетесь вместе с Землёй?

В ответе на этот вопрос содержится вся суть уравнения Эйнштейна №1. Каждый наблюдатель измерит разные величины E и p для книги, в зависимости от того, как быстро книга будет двигаться относительно него. Но для всех наблюдателей уравнение будет верным!

Магия! А на самом деле, гениальность – мысль, пришедшая в 1905 году, о том, как можно заменить набор уравнений, предложенных Ньютоном и его последователями, новым удивительным набором уравнений, всё ещё совпадающим со всеми предыдущими экспериментами, но оказавшимся более точным представлением реальности. Сложно представить, как сильно нужно было изменить образ мышления, чтобы додуматься до этого, пока не разберёшься с тем, сколько всего во время формирования новой теории могло пойти не так, и сколько других различных уравнений, содержащих противоречия с математикой или с предыдущими экспериментами, можно было бы предложить (а люди их предлагали). Мне, к примеру, постоянно приходят работы начинающих физиков, пытающихся «исправить» уравнения Эйнштейна, но я никогда не видел, чтобы кто-нибудь из них проверил свои уравнения на внутреннюю непротиворечивость. Это очень сложная задача и причина неудачи большинства теорий.

Но как тогда могут сохраняться энергия и импульс?

Погодите-ка, – скажете вы, когда ваша голова уже готова будет взорваться и забрызгать всё вокруг мозгами (я и сам помню это ощущение), – но энергия и импульс должны сохраняться! Так как же могут разные наблюдатели не соглашаться с тем, что они собой представляют?

Тут есть ещё больше магии, которая, кстати, была ещё до Эйнштейна. Поверьте мне, Вселенная – очень, очень хитроумный бухгалтер, и, несмотря на то, что разные наблюдатели не будут соглашаться по поводу энергии, имеющейся у объекта или системы объектов, они все согласятся, что эта энергия не меняется со временем. То же касается и импульса.

А вот масса очень сильно отличается от энергии и импульса. Во-первых, масса не сохраняется. В природе есть множество процессов, изменяющих общую массу системы: к примеру, массивная частица Хиггса может распадаться на два безмассовых фотона. С массой не связана симметрия, и поэтому у Нётер нет для нас закона сохранения. Во-вторых, в отличие от энергии и импульса, чьи величины зависят от наблюдателя (в частности, от его скорости по отношению к измеряемым объектам), все наблюдатели согласятся с величиной массы m объекта. А это вовсе не очевидно, и происходит так оттого, как ужасно хитроумно работают уравнения Эйнштейна.

Итак, что мы имеем

На текущий момент у нас несколько, на первый взгляд, противоречивых знаний. Мы знаем, что:

• Энергия и импульс изолированной физической системы сохраняются (общая энергия и общий импульс изолированной системы не меняются со временем) с точки зрения любого наблюдателя.
• Разные наблюдатели, движущиеся относительно друг друга, по-разному оценят величины энергии и импульса системы!
• Сумма масс объектов, составляющих систему, не сохраняется, она может меняться.
• Но все наблюдатели согласятся с величиной массы объекта.

К этому списку нужно добавить ещё два факта и два вывода:

Масса физической системы объектов не равна сумме масс объектов, составляющих эту систему.

Вместо этого масса физической системы, по поводу которой согласятся все наблюдатели, определяется её энергией и импульсом, и удовлетворяет своему варианту уравнения №1:

Получается, что дополнительный закон сохранения не нужен, и что хотя сумма масс объектов, составляющих систему, не сохраняется, масса системы сохраняется, поскольку она связана через уравнение №1′ с энергией и импульсом системы, которые сохраняются.

Масса системы объектов – это единственный пункт нашего списка, одновременно и сохраняющийся, и не являющийся предметом споров наблюдателей.

Нужно лишь помнить, что масса системы объектов – это не сумма масс объектов, составляющих систему, а то, что задано уравнением №1′.

Чем пытаться объяснить это, просто посмотрим, как это работает. Яркий пример стоит тысячи слов. Давайте в качестве примера системы рассмотрим самую модную штуку, а именно, частицу Хиггса (обладающую массой в 126 ГэВ/с²), и посмотрим, как различные утверждения, сделанные выше, работают при её распаде на два фотона.

Одна частица Хиггса, два фотона и три наблюдателя

Рис. 6. Три наблюдателя смотрят на частицу Хиггса. По отношению к ней Петя (Peter) не двигается, Маша (Marie) двигается вниз, а Костя (Chris) двигается влево.

Давайте посмотрим на то, как частица Хиггса распадается на два фотона, с точки зрения трёх разных наблюдателей. Они изображены на рис. 6 вместе с частицей Хиггса, на которую они смотрят. Конечно, они не могут увидеть её глазами, ибо она существует слишком малый отрезок времени и она слишком мала. Им необходимо использовать какое-либо научное оборудование. Для Пети частица Хиггса не двигается. Маша двигается вниз относительно Пети. Костя двигается влево относительно Пети. Значит, для Маши частица Хиггса двигается вверх, а для Кости – вправо. Три наблюдателя видят, как частица распадается согласно рис. 7. Петя видит, что Хиггс распадается на два фотона одинаковых энергий, один из которых двигается вверх, а другой – вниз. Маша видит, что Хиггс распадается на два фотона различных энергий, и у двигающегося вверх энергии больше, чем у двигающегося вниз. Костя видит, как Хиггс распадается на два фотона, направляющихся вправо вверх и вправо вниз. Давайте посчитаем, какие энергии и импульсы присвоят Хиггсу и двум фотонам наблюдатели, и как каждый из них придёт к выводу о сохранении энергии и импульса в процессе распада.

Распад неподвижной частицы Хиггса

Для начала разберём частицу Хиггса с точки зрения Пети. Петя смотрит (при помощи измерительных приборов) на частицу Хиггса, и что же он видит? (Я буду ставить чёрточку над всем, что видит Петя, и потом мы сравним это с наблюдениями Маши и Кости). Хиггс не двигается, значит, его импульс равен нулю, и согласно уравнению №1 у него, с его массой m = 126 ГэВ/c² энергия будет

Теперь, согласно сохранению энергии и импульса, система, состоящая из частицы Хиггса, сохранит всю энергию и импульс после распада. И это будет так, пока никакая внешняя сила не будет воздействовать на Хиггса. Вы можете спросить, нужно ли нам волноваться по поводу земного притяжения, ведь гравитация и будет внешним воздействием, способным менять импульс. Отвечу, что за то краткое время, которое нужно Хиггсу на распад, влияние гравитации будет столько малым, что если бы я рассказал вам, какое оно на самом деле мелкое, вы бы захихикали. Забудьте об этом.

Итак, когда Хиггс распадается, энергии частиц, составляющих его остатки, должны в сумме дать 126 ГэВ, а импульс частиц (учитывая, что импульс – это не только величина, но и направление — вектор) в сумме даст ноль.

Два безмассовых фотона, на которые распадается Хиггс, могут разлететься в любых направлениях, но чтобы упростить пример, представим, что они разлетятся вертикально – один вверх, а другой, отскочив от него, вниз. (Чуть позже обсудим, почему они должны разлетаться в противоположных направлениях).

Каким импульсом обладают фотоны? Это просто. Во-первых, общий импульс системы – сумма импульсов двух фотонов – должен быть нулевым, поскольку у Хиггса до распада был нулевой импульс (с точки зрения Пети). Теперь у каждого из фотонов есть импульс определённой величины и направления. В сумме они могут давать ноль только одним способом – если они равной величины и противоположного направления. Если один идёт вверх, другой должен идти вниз, и величина их должна быть одинаковой.

Рис. 8: что видит Петя

Во-вторых, общая энергия системы – это сумма энергий двух фотонов. Это происходит потому, что между ними нет никакой энергии взаимодействия (кроме крайне малого гравитационного притяжения, о котором можно забыть). Конечно, раз у них нет масс, то вся их энергия заключается в энергии движения. Кроме того, в случае для безмассовой частицы уравнение №1 говорит о том, что E = p c, где p – величина импульса. Из-за этого два фотона с одинаковыми импульсами должны обладать и одинаковыми энергиями. А поскольку две эти энергии в сумме должны дать энергию частицы Хиггса, то энергия каждого фотона должна равняться половине энергии частицы Хиггса.

А поскольку для безмассовой частицы p = E/c, то

И это отображено на рис. 8.

Энергия и импульс сохраняются, а масса – нет, поскольку у фотонов нет массы, а у Хиггса была. А что по поводу массы системы? Какова масса системы из двух фотонов? Ненулевая. Очевидно, какая она. Точно так же, как и для самого Хиггса (из которого и состояла изначально вся система), система из двух фотонов обладает той же энергией и импульсом, что были у Хиггса:

А поскольку для Пети ,

Что и есть масса Хиггса. Масса системы не изменилась за время распада, как и ожидалось.

Наблюдатель, для которого Хиггс движется вверх

Маша движется вниз по отношению к Пете, так что с её точки зрения Петя и Хиггс двигаются вверх. Допустим, что Хиггс двигается со скоростью v = 0,8 c, то есть 4/5 скорости света, относительно неё. В отличие от Пети, с точки зрения Маши Хиггс обладает ненулевым импульсом, а импульсы у фотонов оказываются разными по величине, но по-прежнему разнонаправленными – в результате чего сумма их импульсов будет ненулевой.

Рис. 9: как Маша видит распад частицы Хиггса

Как посчитать, какими импульсом и энергией обладает Хиггса и два фотона, на которые он распадается, с точки зрения Маши? Для этого нам понадобится ещё один набор простых уравнений Эйнштейна. Допустим, с точки зрения некоего наблюдателя объект обладает импульсом p и энергией E. Тогда с точки зрения другого наблюдателя, движущегося со скоростью v по направлению движения объекта (или против него), импульс и энергия объекта будут выражаться следующим образом:

Где γ удовлетворяет ещё одному пифагорову уравнению:

согласно Эйнштейну. Это позволяет нам выполнять преобразования между тем, что видит Петя, и тем, что видит Маша (или любой другой наблюдатель, двигающийся со скоростью v). То, что мы обнаружим, показано на рис. 9.

Чтобы сравнить наблюдения Маши с наблюдениями Пети, нам понадобятся v и γ. Я утверждаю, что если v=4/5 c, то γ = 5/3.

Проверим, используя уравнение №5: 1 = (4/5)2 + (3/5)2 = 16/25 + 9/25 = 25/25

Петя говорит, что у Хиггса . Что насчёт Маши? Она говорит, что:

Петя утверждает, что у двух фотонов , и для каждого из них E = p c. Теперь мы можем подсчитать, что видит Маша, используя уравнения №4 и №4.

Работает! Энергия сохраняется и с точки зрения Марии, ибо

Импульс тоже сохраняется:

Масса системы совпадает с массой Хиггса до и после распада, поскольку до и после распада

Что, согласно уравнению №1′, приводит массу системы вновь к , как и у Пети, поскольку

Наблюдатель, с точки зрения которого Хиггс движется вправо

Что у нас с Костей? Костя двигается влево относительно Пети, допустим, со скоростью v=4/5 c, так что относительно Кости Хиггс (и Петя) двигаются вправо со скоростью v=4/5 c. Те же расчёты, что мы делали для Маши, показывают, что энергия Хиггса , но, в отличие от Маши, для которой Хиггс двигается вверх, для Кости импульс Хиггса направлен вправо. Это изображено на рис. 10.

Рис. 10

Хиггс распадается на два фотона. Если с точки зрения Пети фотоны двигаются вверх и вниз, то для Кости, наблюдающего, как Хиггс и Петя двигаются вправо, один из фотонов двигается вправо вверх, а другой – вправо вниз. Какие у них тогда будут импульс и энергия?

Через уравнения №4 и №5 нам этого не узнать, поскольку они предназначаются для случаев, когда частица и наблюдатель двигаются в одном направлении. Для нашего случая уравнения будут такими:

Эти уравнения будут проще, чем кажутся, поскольку с точки зрения Пети, у p нет компоненты, двигающейся слева направо, и весь импульс идёт вверх или вниз. Так что Костя наблюдает следующие величины для Хиггса:

А у фотона, идущего вверх

Для второго фотона формулы те же, только его вертикальная составляющая направлена вниз. Заметьте, что для обоих фотонов E = p c, согласно теореме Пифагора для размера p у каждого из импульсов – согласно врезке на рис. 10

И вновь Костя наблюдает другие величины энергии и импульса, по сравнению с Петей и Машей. Но и для Кости энергия и импульс всё равно сохраняются. Также Костя наблюдает, что у системы с двумя фотонами масса совпадает с массой Хиггса. Почему? Общая вертикальная часть импульса системы нулевая, она взаимно уничтожается. Горизонтальная часть импульса системы равна 168 ГэВ/с. Общая энергия системы 210 ГэВ. Это то же, что наблюдала Маша, за исключением того, что у неё импульс системы шёл вверх, а не вправо. Но направление импульса не влияет на уравнение №1′. Там играет роль только его величина. Так что, как и Маша, Костя видит, что масса системы из двух протонов получается , равной массе первичной частицы Хиггса.

Итог

Итак, мы видим, что наблюдают три разных наблюдателя. Их наблюдения:

• разнятся по поводу того, какие у Хиггса энергия и импульс,
• разнятся в части энергии и импульса обоих фотонов,
• согласуются по поводу сохранения энергии и импульса при распаде,
• следовательно, они согласны, что при этом сохраняется масса системы,
• соглашаются, что масса системы равна 126 ГэВ/c²,
• и более того, что сумма масс объектов системы не сохраняется, а уменьшается с 126 ГэВ/c² до нуля.

И это не случайно. Эйнштейн из предыдущих экспериментов знал, что энергия и импульс сохраняются, поэтому он искал и нашёл уравнения, сохраняющие эту особенность мира. Также в процессе он обнаружил, что масса системы должна удовлетворять уравнению №1′.

Бонус: как это используется в поисках частицы Хиггса

Учёные:

• наблюдают столкновения протонов, в результате которых рождается два фотона;
• подсчитывают массу системы из двух фотонов (на техническом жаргоне это называется инвариантная масса пары фотонов).

Когда в результате эксперимента получается частица Хиггса, распадающаяся на два фотона, то вне зависимости от того, в каком направлении и с какой скоростью двигается частица по отношению к лаборатории, система из двух фотонов, на которую она распадётся, всегда будет обладать массой, равной массе частицы Хиггса, произведшей их на свет! Поэтому, в отличие от случайных процессов, в результате которых получается система из двух фотонов случайной массы, частицы Хиггса всегда будут порождать систему из двух фотонов одной и той же массы. Поэтому, если в результатах эксперимента появятся частицы Хиггса, и если они иногда будут распадаться на два фотона, то мы увидим пик от распадов Хиггса, возвышающийся над гладким фоном из других случайных процессов. Так и произошло в эксперименте на БАК!

Какие существуют четыре типа трения?

Трение — это сила , противодействующая движению движущихся объектов. По сути, есть три типа фантастики: кинетическое трение, статическое трение и предельное трение. Некоторыми другими примерами трения являются трение качения, трение скольжения и жидкостное трение. Сила трения возникает из-за несовершенств, в основном микроскопических, между соприкасающимися поверхностями.
Сейчас!
Подробно узнаем о трении и его видах. Продолжайте читать…..

Вы когда-нибудь замечали, почему движущийся мяч останавливается? Почему велосипед останавливается, когда велосипедист перестает крутить педали? Естественно, должна быть какая-то сила, останавливающая движущиеся объекты. Так как сила не только перемещает объект, но и останавливает движущийся объект. Сила трения возникает, когда тело толкают или тянут по поверхности.

В случае твердых тел сила трения между двумя телами зависит от многих факторов, таких как природа двух соприкасающихся поверхностей и сила давления между ними. Проведите ладонью по различным поверхностям, таким как стол, ковер, полированная мраморная поверхность, кирпич и т. д. Вы обнаружите, что поверхность становится более гладкой, и вам легче двигать ладонью по поверхности. Более того, чем сильнее вы прижимаете ладонь к поверхности, тем труднее будет двигаться.

Примеры трения в повседневной жизни

Некоторые примеры трения в повседневной жизни будут перечислены ниже: средство передвижения.

Конструкция всех видов транспортных средств, будь то подводные лодки, катера и все те, что передвигаются по воде.

Трение между самолетом и воздухом во время полета.

Это трение зависит от аэродинамической конструкции.

Предмет, стоящий на земле, которому очень трудно дать начальный импульс, но несколько легче сдвинуть с места после того, как этот импульс был произведен.

Скольжение тела по мокрому пластику, что дает ему большее перемещение, чем по сухому пластику, именно потому, что вода уменьшает силу трения между поверхностями.

Спичка при столкновении с коробкой вызывает возгорание, необходимое для воспламенения.

Трение между двумя предметами, например, камнями или деревом, выделяющее тепло и в конечном итоге возгорание.

Ледовый каток, на котором снижено трение и поэтому коньки используются для большего перемещения.

Подошва обуви со специальной гравировкой для увеличения трения.

Растирание между обеими руками или любой частью тела.

Почему трение препятствует движению?

Нет идеально гладких поверхностей. Поверхность, которая кажется гладкой, имеет ямки и неровности, которые можно увидеть под микроскопом. Увеличенное изображение двух соприкасающихся гладких поверхностей показывает зазоры и контакты между ними. Точки контакта между двумя поверхностями образуют своего рода холодные сварные швы. Эти холодные сварные швы препятствуют скольжению поверхностей друг относительно друга. Добавление веса к верхнему блоку увеличивает силу, прижимающую поверхности друг к другу, и, следовательно, увеличивает сопротивление. Таким образом, чем больше усилие прижима, тем больше будет трение между поверхностями скольжения.

На самом деле, всякий раз, когда поверхность одного тела скользит по поверхности другого, каждое тело оказывает силу трения на другое. Сила трения на каждом теле действует в направлении, противоположном его движению относительно другого тела. Силы трения автоматически противодействуют этому относительному движению и никогда не помогают ему. Даже при отсутствии относительного движения между поверхностями могут существовать силы трения.

Формула силы трения

Вымысел равен приложенной силе, стремящейся сдвинуть покоящееся тело. Она увеличивается с приложенной силой. Трение может быть увеличено до определенного максимального значения. Он не увеличивается сверх этого.

Формула коэффициента трения

Максимальное значение трения известно как сила предельного трения (Fs). Это зависит от нормальной реакции (силы нажатия) между двумя соприкасающимися поверхностями. Отношение между силой предельного трения Fs и нормальной реакцией R постоянно. Эта постоянная называется коэффициентом трения и обозначается μ. Таким образом,

F _{S =} мкР

Если m – масса блока, то для горизонтальной поверхности:

R = mg

Hence

F _S =μ mg

Table of the coefficient of friction between some common materials:

0082 Железо и железо

Materials	μ _s (coefficient of friction)
Стекло и стекло	0,9
Стекло и металл	0,5-0,7
Лед и древесина	0,05
1,0
Резиновая и бетон	0,6
Сталь и сталь	0,8
Тянь и дорога
ТИРА И ДОРОГА
ТИРА И ДОРОГА
ТИРА И ДРУГ
. 0,2
дерево и металл	0,2 – 0,6

Факторы, влияющие на трение

Нормальная сила :

Сила , направленная перпендикулярно поверхности, называется нормальной силой. Когда один объект движется по другому объекту, вес объекта действует вниз, а его сила реакции, известная как нормальная сила, действует вверх в соответствии с третьим законом Ньютона.

Нормальная сила, иногда называемая силой нагрузки, возникает из-за упругих свойств тел. Такие тела никогда не бывают полностью жесткими, и когда сила воздействует на одно тело, которое не может двигаться в направлении силы, тело отталкивается назад, препятствуя растяжению или деформации.

Для блока, лежащего на горизонтальном столе или скользящего по нему, нормальная сила по модулю равна весу блока. Поскольку блок не имеет вертикального ускорения, стол должен воздействовать на блок силой, направленной вверх и равной по величине притяжению земли к блоку вниз, то есть равной весу блока.

Материал :

Материал, из которого изготовлены две поверхности шероховатость соприкасающихся поверхностей (коэффициент трения, μ).

List of mainTypes of friction

Static friction
Kinetic friction
Sliding friction
Rolling friction
Fluid friction
Dry friction
Lubricated friction
Skin friction

Now we learn detail about friction types .

Трение покоя

«Силы трения, действующие между покоящимися поверхностями друг относительно друга, называются силами трения покоя».

Рассмотрим брусок массы m, помещенный на горизонтальную поверхность. Вес бруска мг, который уравновешивается нормальной силой N (реакцией горизонтальной поверхности).

Предположим, что к покоящемуся блоку приложена сила F, которая уравновешивается равной и противоположной силой трения покоя f _s . По мере увеличения силы F сила трения покоя f _s также увеличивается до тех пор, пока f _s не достигнет определенного максимального значения непосредственно перед скольжением блока. Направление статической силы трения вдоль поверхности контакта и противоположно направлению любой приложенной силы. Эта сила трения покоя зависит от

Нормальная сила N
Характер поверхностей в контакте

F _{S ≤} μ _S N

(F _S) _{Max 9003 = µ}

_{= _{_{_{_{= _{_{= _{_{_{= _{_{9008 = _{_{(F _S). Коэффициент статического трения
μ _{s = (fs) max/N}
Здесь (f _s ) _max — максимальное значение силы статического движения или трения скольжения непосредственно перед статической силой блока называется коэффициентом трения покоя (μ _с). Это зависит от характера контактирующих поверхностей.
Примеры статического трения
Вот некоторые примера статического трения :
Тяжелый ящик, поставленный на землю, который трудно поднять и переместить.
Тумбочка на светлом столике.
Сухой и влажный пластик, где второй имеет меньшее трение, чем первый.
Фрикционные игрушки, имитирующие поведение силы в случае транспортных средств, но статическим образом.
Остальная часть тела, когда человек прислоняется к стене.
Кинетическое трение
«Силы трения, действующие между поверхностями при относительном движении, называются силой кинетического трения».
кинетическое трение Когда значение приложенной силы F больше, чем максимальная сила трения покоя (f _s ) _max , то блок начинает двигаться и движется с ускорением F > (f _s ) _max.
Пусть значение приложенной силы F установлено таким образом, что блок движется с равномерной скоростью v. В этом случае сила трения между двумя поверхностями известна как сила кинетического трения f _к . Эта сила зависит от:
Нормальной силы
Характера поверхностей
Когда блок движется с равномерной скоростью, то: :
(F _S) _MAX> F _K
μ _S> μ _K
Коэффициент кинетического фрикции
, где µ _K – это Cinetic of Frictiction
. Он определяется как «Отношение величины силы кинетического трения к величине нормальной силы называется коэффициентом кинетического трения для задействованных поверхностей». Если f _k представляет собой величину силы кинетического трения, которую можно записать как: величина нормальной силы. Оба μ _s и μ _k являются безразмерными константами, каждая из которых представляет собой отношение величин двух сил. Обычно для заданной пары поверхностей μ _{s >} μ _k _.
Примеры кинетического трения
Ниже приведены примера кинетического трения :
Стопы на земле при ходьбе.
Колеса велосипеда на земле.
Трение между самолетом и воздухом.
Подводные аппараты с трением о воду.
Коньки на ледовом или бетонном катке.
Трение скольжения
Когда объект скользит по другой поверхности, возникает сила трения, которая называется трением скольжения.
Примеры трения скольжения Потирание рук друг о друга является простым примером трения скольжения.
Жидкостное трение
«Сила трения объекта, движущегося в такой жидкости, как вода или воздух, называется жидкостным трением». Ее также называют силой сопротивления.
Трение качения
Колесо — одно из самых важных изобретений в истории человечества. Первое, что касается колеса, это то, что оно катится во время движения, а не скользит. Это значительно снижает трение. Почему?
Примеры трения качения
Когда ось колеса толкается, сила трения между колесом и землей в точке контакта создает силу реакции. Сила реакции действует в точках контакта колеса в направлении, противоположном приложенной силе. Колесо катится без разрыва холодных сварных швов. Вот почему трение качения чрезвычайно мало, чем трение скольжения. Тот факт, что трение качения меньше, чем трение скольжения, используется в шарикоподшипниках или подшипниках качения для уменьшения потерь из-за трения.
Колесо не катилось бы при толкании, если бы не было трения между колесом и землей. Таким образом, трение необходимо для того, чтобы колеса катились по поверхности. Опасно ездить по мокрой дороге, так как трение между дорогой и шинами очень мало. Это увеличивает вероятность соскальзывания шин с дороги. Резьба улучшает сцепление с дорогой и делает вождение более безопасным даже на мокрой дороге.
Велосипедист нажимает на тормоз, чтобы остановить велосипед. При торможении колеса перестают катиться и начинают скользить по дороге. Так как трение скольжения намного больше, чем трение качения. Поэтому цикл останавливается очень быстро.
Торможение и занос:
Колеса движущихся транспортных средств имеют две составляющие скорости:
Движение колес по дороге.
Вращение колес вокруг своей оси.
Для движения транспортного средства по дороге, а также для остановки движущегося транспортного средства требуется трение между его шинами и дорогой. Например, если дорога скользкая или шины изношены, то шины не катятся, а скользят по дороге. Автомобиль не будет двигаться, если колеса начнут проскальзывать в одном и том же месте на скользкой дороге. Таким образом, чтобы колеса катились, сила трения (сила сцепления) между шинами и дорогой должна быть достаточной, чтобы предотвратить их проскальзывание.
Точно так же, чтобы быстро остановить автомобиль, необходима большая сила трения между шинами и дорогой. Но есть предел этой силе трения, которую могут обеспечить шины. Если тормоза нажаты слишком сильно, колеса автомобиля заблокируются (перестанут вращаться), и автомобиль будет скользить из-за большого импульса. Он потеряет контроль над направлением движения, что может привести к аварии. Чтобы уменьшить вероятность заноса, рекомендуется не применять слишком сильные тормоза, которые блокируют их качение, особенно на высоких скоростях. Кроме того, небезопасно управлять транспортным средством с изношенными шинами.
10 преимуществ трения Иногда трение очень желательно.
Мы не могли бы писать, если бы не было трения между бумагой и карандашом.
Трение позволяет нам ходить по земле.
Мы не можем бежать по скользкой земле.
На скользкой поверхности очень мало трения. Следовательно, любой, кто попытается бежать по скользкой дороге, может попасть в аварию.
Точно так же опасно тормозить с полной силой, чтобы остановить быстро движущееся транспортное средство на скользкой дороге.
Птицы не могли бы летать, если бы не было сопротивления воздуха. Реакция нагнетаемого воздуха позволяет птицам летать.
Таким образом, во многих ситуациях нам необходимо трение, в то время как в других ситуациях нам нужно максимально уменьшить его.
10 недостатков трения У трения есть как преимущества, так и недостатки.
Трение нежелательно при движении на высоких скоростях, поскольку оно препятствует движению и, таким образом, ограничивает скорость движущихся объектов.
Большая часть нашей полезной энергии теряется в виде тепла и звука из-за трения между различными движущимися частями машин.
В машинах трение также вызывает износ их движущихся частей.
Методы уменьшения трения Трение можно уменьшить следующим образом:
Сделать поверхности скольжения гладкими.
Придание быстродвижущимся объектам обтекаемой формы (форме рыбы), таким как автомобили, самолеты и т. д. Это обеспечивает плавный поток воздуха и тем самым минимизирует сопротивление воздуха на высоких скоростях.
Смазка поверхностей скольжения.
Использование шарикоподшипников или роликоподшипников, поскольку трение качения меньше, чем трение скольжения.
Смотрите также видео о трении:
Похожие темы на нашем сайте:
Различные виды сил и их примеры
Список четырех фундаментальных сил
Различие между консервативными и неконсервативными силами
Эффекты Доплера Применение & Примеры
Звук и колебания
Что такое эффект Доплера?
«Видимое изменение частоты из-за относительного движения между источником и наблюдателем известно как эффект Доплера».
Когда слушатель движется к стационарному источнику звука, высота (частота) слышимого звука выше, чем когда слушатель находится в состоянии покоя. Если слушатель движется в направлении от стационарного источника, слышен более низкий тон .Мы получаем аналогичные результаты, когда источник движется к или от неподвижного слушателя. Высота гудка локомотива или сирены пожарной машины выше, когда источник приближается к слушателю, чем когда он прошел и удалился. .
В статье, написанной в 1842 году, Христиан Иоганн Доплер (1803 – 1853, австр.) обратил внимание на тот факт, что движение тела и наблюдателя. Этот эффект Доплера, как его называют, относится к волнам вообще. Сам Доплер упоминает применение его принципа к звуковым волнам. Экспериментальное испытание было проведено в Голландии в 1845 году Байсом Баллотом «с использованием локомотива, тянущего открытый вагон с несколькими трубачами».
Важное явление, наблюдаемое в волнах при эффекте Доплера. Этот эффект показывает, что если есть некоторое относительное движение между источником волн и наблюдателем, наблюдается кажущееся изменение частоты волн.
Этот эффект наблюдал Иоганн Доплер, когда он наблюдал за частотой света, излучаемого далекими звездами. В некоторых случаях было обнаружено, что частота света, излучаемого звездой, немного отличается от частоты, излучаемой аналогичным источником на Земле. Он обнаружил, что изменение частоты света зависит от движения звезды относительно Земли.
Этот эффект можно наблюдать и со звуковыми волнами. Когда наблюдатель стоит на железнодорожной платформе, слышен более высокий тон гудка приближающегося локомотива. Но когда тот же локомотив удаляется, высота свистка становится ниже.
Изменение частоты из-за эффекта Доплера можно легко вычислить, если относительное движение между источником и наблюдателем происходит вдоль соединяющей их прямой линии. Предположим, что v — это скорость звука в среде, а источник излучает звук с частотой f и длиной волны λ. Если и источник, и наблюдатель неподвижны, то:
V = νλ ……..(1)
λ = V/ν ………(2)
ν =V/λ …………(3) )
Есть четыре возможных случая для обсуждения эффекта Доплера.
4 случая эффекта Доплера
Случай 1: Когда наблюдатель движется к стационарному источнику звука:
Если наблюдатель движется к источнику со скоростью v ₀ . Относительная скорость волн и наблюдателя равна
v +v0
Теперь количество волн, полученных за одну секунду, или измененная частота νA определяется как:
Таким образом, высота звука увеличивается.
Случай 2: Когда наблюдатель удаляется от стационарного источника звука:
Если наблюдатель движется к источнику со скоростью V _0. Относительная скорость волн и наблюдателя:
V – V0.
Теперь количество волн, полученных за одну секунду или измененную частоту ν _B определяется как:
Таким образом, высота звука уменьшается.
Случай 3: Когда источник звука движется к неподвижному наблюдателю:
Предположим, что источник звуковых волн движется к неподвижному наблюдателю со скоростью V ₀ .Теперь за одну секунду волны сжимаются на величину, известную как доплеровский сдвиг, представленный Δλ, поэтому:
V _S = ν Δλ
Δλ = V _S/ ν …………. .( 6)
Сжатие волн происходит из-за того, что одинаковое количество волн содержится в более коротком пространстве в зависимости от скорости источника. Длина волны для наблюдателя тогда:
Таким образом, высота звука увеличивается.
Случай 4: Когда источник звука удаляется от неподвижного наблюдателя:
Предположим, что источник звука движется со скоростью V _с от неподвижного наблюдателя. Теперь измененная частота звуковых волн, слышимых наблюдателем, будет:
Таким образом, высота звука уменьшается.

Эффект Доплера Применение
Эффект Доплера также применим к электромагнитным волнам. Одно из его важных применений в радиолокационной системе, которая использует радиоволны для определения высоты и скорости самолета. Радар – это устройство, передающее и принимающее радиоволны. Если самолет приближается к радару, то длина волны отраженной от самолета волны будет меньше, а если он удаляется. По тому же принципу можно определить и скорость движения спутников вокруг Земли.
Сонар — это аббревиатура от «звуковая навигация и измерение дальности». Общее название звуковой или ультразвуковой подводной эхолотной и эхолотной системы. Сонар — это название метода обнаружения объектов под водой с помощью акустического эха.
В гидролокаторе «Доплеровское обнаружение» зависит от относительной скорости цели и детектора, чтобы обеспечить индикатор скорости цели. В нем используется эффект Доплера, при котором происходит видимое изменение частоты, когда источник и наблюдатель находятся в относительном движении друг относительно друга. Его известные военные применения включают обнаружение и определение местоположения подводных лодок, управление противолодочным вооружением, поиск мин и измерение глубины моря.
Астрономы используют эффект Доплера для расчета скорости далеких звезд и галактик. Сравнивая линейчатый спектр света звезды со светом лабораторного источника, можно измерить доплеровский сдвиг света звезды. Затем можно вычислить скорость звезды.
Звезды, движущиеся к Земле, показывают синее смещение. Это связано с тем, что длина волны света, излучаемого звездой, короче, чем у звезды в состоянии покоя. Таким образом, спектр смещается в сторону более коротких длин волн, т. е. в верхнюю часть синего конца спектра.
Звезды, удаляющиеся от Земли, демонстрируют красное смещение. Излучаемые волны имеют большую длину волны, чем если бы звезда находилась в состоянии покоя. Таким образом, спектр смещается в сторону более длинных волн, то есть в сторону красного конца спектра. Астрономы также обнаружили, что все далекие галактики удаляются от нас, и, измерив их красное смещение, они оценили их скорости.
Другим важным применением доплеровского сдвига с использованием электромагнитных волн является ловушка скорости радара. Микроволны излучаются передатчиком короткими импульсами. Каждая вспышка отражается от любого автомобиля на пути микроволн между посылками вспышек. Передатчик открыт для обнаружения отраженных микроволн. Если отражение вызвано движущимся препятствием, отраженные микроволны имеют доплеровский сдвиг. Измеряя доплеровский сдвиг, компьютерная программа рассчитывает скорость, с которой движется автомобиль.

Статьи по теме
Проверьте также
Закрыть
Ньютоновская механика – В чем разница между весом и массой?
Спросил 9 лет, 11 месяцев назад
Изменено
1 год, 1 месяц назад
Просмотрено
539 тысяч раз
$\begingroup$
В чем разница между весом объекта и массой объекта?
ньютоновская механика
масса
определение
вес
$\endgroup$
$\begingroup$
Вес — это сила, с которой гравитация притягивает массу.
Может быть, проще всего объяснить разницу в том, что на Луне или на Марсе ваш вес уменьшается, потому что там гравитация слабее, но ваша масса все та же.
$\endgroup$
0
92$. Это верно независимо от того, парит ли объект в пространстве или в гравитационном поле, например. у поверхности Земли.
Вес — это сила, с которой тело действует в гравитационном поле. Вес зависит от гравитационного поля. Например, вес 1 кг массы на поверхности Земли составляет 9,81 ньютона, а на поверхности Марса — около 3,5 ньютона.
Возможно, это слишком много информации: если это так, игнорируйте последний абзац. Хотя вес конкретно означает силу, действующую в гравитационном поле, Эйнштейн сказал нам, что неподвижное сидение в гравитационном поле эквивалентно ускорению в отсутствие гравитации. 92$.
$\endgroup$
2
$\begingroup$
Да, конечно. Согласно физике Масса и Вес отличаются друг от друга. Ниже приводится их основное различие:
Масса :
Вес :
Вес – это сила, действующая на тело, когда оно находится в гравитационном поле. Это зависит от гравитационного поля
Масса тела является величиной переменной и изменяется при изменении положения и местоположения за счет ускорения действующего на него силы тяжести.
Да, они используются в разных местах и в разное время.
Итак, это основная разница между Вес и Масса объекта
$\endgroup$
3
$\begingroup$
Масса является константой для каждого объекта, что означает, что масса не изменится, пока объект не изменится.
С другой стороны Вес меняется под действием силы тяжести; вес любого объекта – это сила, притягивающая его к земле. Силу можно определить так: $F=MA$, где $F$ — сила, $M$ — масса, а $A$ — ускорение (сила тяжести в случае веса). Итак, $W=MG$, где $W$ — вес, $M$ — масса, а $G$ — гравитация. 92$ (ускорение свободного падения)
Обратите внимание, что масса не зависит ни от чего, но вес на Земле, Луне и т. д. различен.
$\endgroup$
$\begingroup$
Чтобы уточнить ответ Джона Ренни. Как он сказал, масса – это инерционная масса тела, которая не совпадает с весом.
Вес обычно определяется в контексте гравитационного поля.
Вы, конечно, знаете, что ускорение силы тяжести на поверхности земли составляет 9 долларов.{2}$ (в среднем). Таким образом, если ваша масса 90 607 90 608 на Земле равна, скажем, 5 килограммам, ваш вес 90 607 90 608 на Земле будет равен 9,8 доллара х 5 = 49 Н$. Таким образом, вес, который регистрируют ваши весы, является вашим весом, а не массой. Вам нужно будет разделить на ускорение свободного падения в этой точке, чтобы вычислить массу.
Таким образом, ваш вес в основном измеряет силу, которую вы оказываете на весы, а не реальную массу вашего тела. Вот почему, если вы встанете на весы в свободном падении, они зарегистрируют ноль, поскольку вы не прилагаете к ним никакой дополнительной силы.
$\endgroup$
$\begingroup$
Масса — это количество вещества в объекте. Оно также не меняется в зависимости от вашего положения. В то время как вес — это влияние гравитации на данную массу. к действующему на него ускорению свободного падения
$\endgroup$
$\begingroup$
Вес — это сила, с которой тело действует на свою опору. Масса — абстрактное свойство тела, инвариантное относительно опоры и определяющее, какое ускорение получает тело при воздействии на него силы.
Вот почему невесомость возможна внутри самолета в свободном падении (или космического корабля, вращающегося по орбите) – оба испытывают одинаковое ускорение и, следовательно, оба движутся с одинаковой скоростью, и поэтому тело не оказывает силы на опору, и поэтому становится невесомым .
$\endgroup$
$\begingroup$
Масса не является переменной величиной, а вес зависит от силы тяжести, которой обладает тело. Например, тело на Земле притягивается к Земле с силой 92, а то же самое тело с той же массой нарисовано 2,5, если бы оно находилось на поверхности Юпитера. Другими словами, одно и то же тело с той же массой равно dr
.
$\endgroup$
$\begingroup$
Масса — это количество материи, содержащейся в объекте, измеряемое в килограммах. Масса постоянна, потому что объект по-прежнему содержит одинаковое количество материи, независимо от того, находится ли он на Земле или на Юпитере (у которого гравитационное ускорение больше).
Вес – это сила, с которой гравитация воздействует на объект. Вес зависит от гравитационного ускорения, что означает, что объект на Земле имеет другой вес на Юпитере. вес = масса * ускорение свободного падения.
$\endgroup$
$\begingroup$
Основное различие между весом и массой — вес зависит от окружения, а масса — нет. например Если вы путешествуете в космос, вы будете невесомы, потому что на вас не действует окружающая масса.
Но в космосе ваша масса будет такой же постоянной, как и на земле.
$\endgroup$
5.4 Масса и вес | University Physics Volume 1
Цели обучения
К концу раздела вы сможете:
Объясните 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 Соединенных Штатах наиболее привычной единицей силы является фунт (фунт), где 1 Н = 0,225 фунта. Таким образом, 225- фунт 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 доказал, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением 90 607 g 90 608 . 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. {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, находящийся 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 был дан вес камня, который мы используем для определения 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.
Показать решение
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 решение
Автомобиль 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 решение
Когда 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.
7 основных различий между массой и весом
Физика всегда была захватывающим предметом.
Разница между массой и весом лежит в основе физики. Отец науки Галилео Галилей стоит за открытием инертной и гравитационной массы.
Содержание
Что такое масса?
Что такое вес?
Как связаны термины?
Измерение массы и веса
Как гравитация влияет на массу и вес?
Какие бывают виды массы и веса?
Разница между массой и весом
Ключевые выводы
Часто задаваемые вопросы
Масса — это количество материи в теле, тогда как вес — это сила, с которой гравитация притягивает эту материю. Масса – это неотъемлемая характеристика тела, которая остается постоянной независимо от того, где находится тело. В то время как вес является силой, формула для силы (Масса * Ускорение). Вес объекта определяется путем умножения его массы на ускорение свободного падения. Вес тела зависит от его местоположения. Найдем разницу между массой и весом.
Что такое масса?
Массу объекта можно определить по количеству содержащейся в нем материи. Это количественная мера сопротивления тела ускорению. Его можно сравнить с сопротивлением посуды при снятии скатерти.
Масса тела всегда будет одинаковой, независимо от того, где оно находится, что означает, что это неотъемлемое количество материи.
Масса — широкое свойство материи, на которое влияет количество и размер рассматриваемой системы. Это означает, что если у нас есть объект массой 1 кг, мы вычтем 0,1 кг, потому что масса не будет равна исходной массе объекта.
Что такое вес?
Масса — это количество вещества в материале, а вес — это мера того, как сила тяжести действует на эту массу. Вес определяется как гравитационная сила, действующая на объект со стороны Земли или любого другого небесного тела. Это равно произведению массы объекта на значение местного ускорения свободного падения, P = m.g.
На Земле константа ускорения равна 9,8 м/с 2 . Формула может означать, что вес пропорционален массе объекта. Вес является векторной величиной, потому что он обладает качествами интенсивности, направления и смысла. Таким образом, вес является мерой, возникающей в результате действия силы тяжести на тело, а вес является переменной величиной.
Подробнее: Программа по физике для 12 класса – Важные темы и распределение баллов
Вес и масса связаны; тела с большой массой также имеют большой вес. Например, большой предмет трудно бросить из-за его веса. Чтобы понять взаимосвязь веса и массы, предположим, что свободно падающее тело имеет ускорение, равное g.
Второй закон Ньютона гласит, что для ускорения свободного падения должна присутствовать сила. Например, если тело массой 1 кг падает с ускорением 90,8 метра на секунду в квадрате, величина требуемой силы определяется как заставляет тело двигаться вниз с ускорением, называется его весом.
Любой человек с массой 1 кг вблизи поверхности Земли должен весить 9,8 Н, чтобы обеспечить ускорение.
Измерение массы по сравнению с весом
Вес измеряется с помощью весов, которые эффективно измеряют гравитационное притяжение Земли к массе. Масса тела вычисляется путем уравновешивания ее поровну с другим известным количеством массы. Мы используем чашечные весы для измерения массы, в то время как пружинные весы могут измерять вес. Можно изменить методы, если гравитация известна и постоянна, как на Земле.
Как гравитация влияет на массу и вес?
Величина гравитационной силы пропорциональна массам объектов и ослабевает по мере увеличения расстояния между ними. Вес объекта определяется гравитацией в этом месте, тогда как масса всегда постоянна независимо от времени и места. Например, если объект весит 60 кг, его вес составляет 600 ньютонов; однако, если вы перенесете этот объект на Луну, его вес составит 100 ньютонов, потому что гравитация Луны составляет одну шестую от земной. Однако масса этого объекта останется постоянной. Вес меняется, а масса остается постоянной.
Какие бывают виды массы и веса?
С научной точки зрения следует понимать, что масса и вес — это величины, с помощью которых измеряется материя, содержащаяся в теле, и сила, действующая на него под действием силы тяжести. Наиболее известные и широко используемые типы –
Атомная масса – Атомная масса – это масса атома.
Молярная масса- это масса одного моля вещества.
Молекулярная масса- это масса молекулы вещества.
Инерционная масса. Эта физическая величина обозначает сопротивление тела изменению скорости.
Масса тела. Относится к массе тела человека.
Атомный вес. Этот термин относится к средней атомной массе элемента.
Разница между массой и весом
Старший номер Масса Масса
1. Количество вещества в теле. Вес — это сила, действующая на тело из-за гравитационного притяжения другого тела, например Земли, Солнца и Луны.
2. Масса – внутреннее свойство тела. Вес – внешнее свойство тела.
3. Масса является мерой инерции. Вес является мерой силы.
4. Масса тела остается постоянной во всей Вселенной. Местное ускорение определяет вес тела под действием силы тяжести в том месте, где оно находится.
5. Масса тела никогда не может быть равна нулю. Вес тела может быть равен нулю.
6. Килограмм — метрическая единица массы (кг). Поскольку вес представляет собой силу, его единицей в системе СИ является ньютон (Н).
7. Массу тела можно измерить с помощью балансировочных и чашечных весов. Вес тела можно рассчитать с помощью пружинных весов и весов.
Основные выводы
Физика — увлекательный предмет, который требует внимания и увлеченности. Разница между массой и весом является частью физики.
Масса — это количество материи в теле, тогда как вес — это сила, с которой гравитация притягивает эту материю.
Галилео Галилей приложил усилия к открытию инертной и гравитационной массы.
Мы надеемся, что этот блог был информативным. Если это так, пожалуйста, поделитесь своим мнением в комментариях ниже. Нажмите здесь, чтобы связаться с нами для получения дополнительной информации о разнице между массой и весом. Мы будем рады помочь вам с вашими запросами.
Понравился этот блог? Читать далее: Понятия физики, о которых должен знать каждый!
Часто задаваемые вопросы
Q1. Кто изобрел физику?
Ответ- Альберт Эйнштейн, Макс Планк и Исаак Ньютон были одними из величайших физиков в истории. Однако задолго до них пришли несколько других ученых, которые внесли значительный вклад в эту область.
Q2. Кто является отцом современной физики?
Ответ- Галилео Галилей – отец современной физики.
Q3. Кто изобрел плотность?
Ответ- Греческий математик и инженер Архимед изобрел понятие плотности.
Насколько полезен был этот пост?
Нажмите на звездочку, чтобы оценить!
Средняя оценка 0 / 5. Количество голосов: 0
Голосов пока нет! Будьте первым, кто оценит этот пост.
WRITTEN BY
Admin iSchoolConnect
Study Abroad Expert
`
Разница между массой и весом
По определению, « материя » — это любое вещество, имеющее ненулевую массу и занимающее определенное количество места в зависимости от его объема. Количество материи, содержащейся в физическом теле, известно как «масса ». Масса есть фундаментальное экстенсивное свойство всякой материи. Материя может существовать в любом из четырех различных состояний/форм, а именно твердом, жидком, газообразном и плазменном. Независимо от своего состояния, Земля притягивает все материи к своему центру. Подобно Земле, другие небесные объекты (Луна, Меркурий, Венера, Плутон, Солнце, Проксима Центавра, звезда Барнарда, карлики и т. д.) также притягивают материю к соответствующему центру. Всегда существует определенная сила притяжения, связанная с ним. Эта сила притяжения различна для разных небесных объектов. Даже у конкретного небесного тела эта сила притяжения также меняется в зависимости от удаления вещества от центра соответствующего небесного тела. Эта сила притяжения, с помощью которой материя притягивается к центру Земли (или другого небесного тела, в зависимости от обстоятельств), известна как «9».0004 вес ”. Таким образом, в истинном научном смысле масса и вес — не одно и то же. В то время как масса указывает на количество материи, существующей в физическом теле, вес указывает на силу, с которой то же самое тело притягивается Землей.
Вес пропорционален массе и в то же время пропорционален ускорению свободного падения (g). На самом деле вес можно получить, просто умножив массу на ускорение свободного падения. На среднем уровне моря (MSL) Земли это ускорение свободного падения составляет приблизительно g = 9.0,81 м/с ² . С увеличением или уменьшением высоты от СУМ значение g изменяется. Соответственно изменяется вес вещества, хотя масса остается прежней. Таким образом, вес материи зависит от того, где он измерен, а масса остается неизменной независимо от места измерения. Таким образом, масса — это фундаментальное свойство материи, а вес — одно из производных свойств. Для примера рассмотрим произвольный объект массой m = 2,0 кг. На MSL на Земле, где гравитационное ускорение g = 90,81 м/с ² , тот же объект будет иметь вес W = m × g = 2,0 × 9,81 = 19,62 Н. центр Земли равен нулю. Однако масса останется неизменной (т.е. 2,0 кг). Точно так же, если объект взвешивается на Луне, вес будет около 2 × (9,81/6) = 3,27 Н, потому что сила притяжения Луны почти в шесть раз меньше, чем у Земли. Точно так же присутствие других сил, таких как магнитная сила, сила плавучести и т. д., также может влиять на вес тела в зависимости от направления их действия. Однако масса тела останется неизменной до тех пор, пока материал не будет добавлен к объекту, извлечен из объекта или разрушен (для получения энергии, как в ядерной реакции). Различные сходства и различия между массой и весом приведены ниже в виде таблицы.
Масса и вес не зависят от физического состояния или формы вещества (твердое, жидкое, газообразное и плазменное).
Оба зависят от количества материи, доступной внутри объекта. На самом деле масса указывает на количество материи, содержащейся в физическом теле. Вес также пропорционален количеству материи, содержащейся в физическом теле.
Масса и вес поддаются измерению и количественному определению. В физике есть несколько параметров, которые нельзя измерить или определить количественно. Они могут быть выражены либо с помощью атрибутов, либо с помощью другого количественного параметра. Например, резкость, которую нельзя измерить напрямую. Его можно выразить качественно с помощью таких атрибутов, как очень острый, тупой и т. д. Косвенно можно измерить угол клина или радиус кромки, и эти значения можно использовать для косвенного указания на остроту.
Оба имеют определенный размер и единицу измерения. Это не безразмерные или безразмерные параметры.
Масса Масса
Масса определяется как количество материи, содержащейся в физическом теле. Вес определяется как гравитационная сила, с которой физическое тело притягивается к центру Земли (или других небесных тел).
Масса — одно из фундаментальных свойств материи. Это обширное свойство. Вес не является фундаментальным свойством материи.
Масса имеет величину, но не направление, поэтому это скалярная величина. Вес имеет как величину, так и направление, поэтому это векторная величина.
Масса тела не зависит от места, где она измерена. На самом деле материя имеет постоянную массу во всей Вселенной. Вес тела варьируется в зависимости от места измерения, так как ускорение свободного падения меняется в зависимости от места.
Масса физического тела никогда не может быть равна нулю (если только оно не движется со скоростью света, в этом случае масса покоя будет равна нулю).
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Рубрики
Винторезные станки
Вопросы и ответы
Карусельные станки
Советы мастера
Станок 1М63
Токарные станки
Фрезерные станки
Разное
2019 © Все права защищены. Карта сайта}}}}}}}}}}}}}}

чашка	объем, мл	столовая ложка, шт	чайная ложка, шт
1	240	16	48
¾	180	12	36
⅔	160	11	32
½	120	8	24
⅓	80	5	16
¼	60	4	12
⅛	30	2	6
	15	1	3
	5		1

Старший номер	Масса	Масса
1.	Количество вещества в теле.	Вес — это сила, действующая на тело из-за гравитационного притяжения другого тела, например Земли, Солнца и Луны.
2.	Масса – внутреннее свойство тела.	Вес – внешнее свойство тела.
3.	Масса является мерой инерции.	Вес является мерой силы.
4.	Масса тела остается постоянной во всей Вселенной.	Местное ускорение определяет вес тела под действием силы тяжести в том месте, где оно находится.
5.	Масса тела никогда не может быть равна нулю.	Вес тела может быть равен нулю.
6.	Килограмм — метрическая единица массы (кг).	Поскольку вес представляет собой силу, его единицей в системе СИ является ньютон (Н).
7.	Массу тела можно измерить с помощью балансировочных и чашечных весов.	Вес тела можно рассчитать с помощью пружинных весов и весов.

Масса	Масса
Масса определяется как количество материи, содержащейся в физическом теле.	Вес определяется как гравитационная сила, с которой физическое тело притягивается к центру Земли (или других небесных тел).
Масса — одно из фундаментальных свойств материи. Это обширное свойство.	Вес не является фундаментальным свойством материи.
Масса имеет величину, но не направление, поэтому это скалярная величина.	Вес имеет как величину, так и направление, поэтому это векторная величина.
Масса тела не зависит от места, где она измерена. На самом деле материя имеет постоянную массу во всей Вселенной.	Вес тела варьируется в зависимости от места измерения, так как ускорение свободного падения меняется в зависимости от места.
Масса физического тела никогда не может быть равна нулю (если только оно не движется со скоростью света, в этом случае масса покоя будет равна нулю). Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Винторезные станки Вопросы и ответы Карусельные станки Советы мастера Станок 1М63 Токарные станки Фрезерные станки Разное 2019 © Все права защищены. Карта сайта

чашка	объем, мл	столовая ложка, шт	чайная ложка, шт
1	240	16	48
¾	180	12	36
⅔	160	11	32
½	120	8	24
⅓	80	5	16
¼	60	4	12
⅛	30	2	6
	15	1	3
	5		1

чашка	объем, мл	столовая ложка, шт	чайная ложка, шт
1	240	16	48
¾	180	12	36
⅔	160	11	32
½	120	8	24
⅓	80	5	16
¼	60	4	12
⅛	30	2	6
	15	1	3
	5		1