Вес определение физика: Вес тела – кратко формула, определение, примеры нахождения, единица измерения (7 класс, физика)

alexxlab | 27.04.1995 | 0 | Разное

Содержание

Вес тела

Довольно много ошибок и неслучайных оговорок учащихся связано с силой веса. Само словосочетание «сила веса» не очень привычно, т.к. мы (учителя, авторы учебников и задачников, методических пособий и справочной литературы) более привыкли говорить и писать «вес тела». Тем самым, уже само словосочетание уводит нас от понятия того, что вес – сила, и приводит к тому, что вес тела путают с массой тела (в магазине часто слышим, когда просят взвесить сколько-то килограммов продукта). Вторая распространенная ошибка учащихся заключается в том, что силу веса путают с силой тяжести. Попытаемся же разобраться с силой веса на уровне школьного учебника.

Для начала заглянем в справочную литературу и попытаемся понять точку зрения авторов на данный вопрос. Яворский Б.М., Детлаф А.А. (1) в справочнике для инженеров и студентов весом тела называют силу, с которой это тело действует вследствие тяготения к Земле на опору (или подвес), удерживающую тело от свободного падения. Если тело и опора неподвижны относительно Земли, то вес тела равен его силе тяжести. Зададим несколько наивных вопросов к определению:

1. О какой системе отчета идет речь?

2. Имеется одна опора (или подвес) или их несколько (опор и подвесов)?

3. Если тело тяготеет не к Земле, а, например, к Солнцу, будет ли оно обладать весом?

4. Если тело в космическом корабле, движущемся с ускорением, ни к чему в обозримом пространстве «почти» не тяготеет, будет ли оно обладать весом?

5. Как расположена опора относительно горизонта, вертикален ли подвес для случая равенства веса тела и силы тяжести?

6. Если тело движется равномерно и прямолинейно вместе с опорой относительно Земли, то вес тела равен его силе тяжести?

    В справочном руководстве по физике для поступающих в вузы и самообразования Яворского Б.М. и Селезнева Ю.А. (2) дают пояснение по последнему наивному вопросу, оставляя без внимания первые.

    Кошкин Н.И. и Ширкевич М.Г. (3) весом тела предлагают считать векторную физическую величину, которую можно найти по формуле:

    Приведенные ниже примеры покажут, что данная формула работает в случаях, когда никакие другие силы на тело не действует.

    Кухлинг Х. (4) понятие веса не вводит как такового вообще, отождествляя его практически с силой тяжести, на чертежах сила веса приложена к телу, а не к опоре.

    В популярном «Репетиторе по физике» Касаткиной И.Л. (5) вес тела определяется как сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к планете. В последующих пояснениях и примерах, приведенных автором, даются ответы только на 3й и 6й из наивных вопросов.

    В большинстве учебников по физике даются определения веса в той или иной мере схожие с определениями авторов (1), (2), (5). При изучении физики в 7-ом и 9-ом образовательных классах, возможно, это оправдано. В 10-х профильных классах с таким определением при решении целого класса задач не избежать различного рода наивных вопросов (вообще же, – совсем не нужно стремиться к избеганию любых вопросов).

    Авторы Каменецкий С.Е., Орехов В.П. в (6) разграничивая и поясняя понятия силы тяжести и веса тела, пишут, что вес тела – это сила, которая действует на опору или подвес. И все. Не надо ничего читать между строк. Правда, все-таки еще хочется спросить, а, сколько опор и подвесов, а может ли быть у тела и опора и подвес сразу?

    И, наконец, посмотрим определение веса тела, которое дает Касьянов В.А. (7) в учебнике физики 10-го класса: «вес тела – суммарная сила упругости тела, действующая при наличии силы тяжести на все связи (опоры, подвесы)». Если при этом помнить, что сила тяжести равна равнодействующей двух сил: силе гравитационного притяжения к планете и центробежной силы инерции, при условии, что эта планета вращается вокруг своей оси, или какой-либо еще силы инерции, связанной с ускоренным движением этой планеты, то с этим определением можно было бы согласиться. Так как при этом никто нам не мешает представить ситуацию, когда одна из составляющих силы тяжести будет пренебрежимо мала, например, случай с космическим кораблем в далеком космосе. И даже при этих оговорках так и подмывает убрать из определения обязательное наличие силы тяжести, ведь возможны ситуации, когда есть другие силы инерции, не связанные с движением планеты или Кулоновские силы взаимодействия с другими телами, например. Либо же согласиться с введением некоей «эквивалентной» силы тяжести в неинерциальных системах отчета и давать определение силы веса для случая, когда нет взаимодействия тела с другими телами, кроме тела, создающего гравитационное притяжение, опор и подвесов.

    И все-таки, определимся, когда вес тела равен силе тяжести в инерциальных системах отчета?

    Предположим у нас одна опора или один подвес. Достаточно ли условия, что опора или подвес неподвижны относительно Земли (Землю считаем инерциальной системой отчета), или движутся равномерно и прямолинейно? Возьмем неподвижную опору, расположенную под углом к горизонту. Если опора гладкая, то тело скользит по наклонной плоскости, т.е. не покоится на опоре и не находится в свободном падении. А если опора шероховатая на столько, что тело покоится, то либо наклонная плоскость не опора, либо вес тела не равен силе тяжести (можно, конечно, пойти дальше, и поставить под сомнение, что вес тела не равен по модулю и не противоположен по направлению силе реакции опоры, и тогда не о чем будет говорить вообще). Если же считать наклонную плоскость все-таки опорой, а предложение в скобках – иронией, то, решая уравнение для второго закона Ньютона, которое для данного случая будет и условием равновесия тела на наклонной плоскости, записанного в проекциях на ось Y, мы получим выражение для веса, отличного от силы тяжести:

    Итак, в данном случае, не достаточно утверждать, что вес тела равен силе тяжести, когда тело и опора неподвижны относительно Земли.

    Приведем пример с неподвижными относительно Земли подвесом и телом на нем. Металлический положительно заряженный шарик на нити помещен в однородное электрическое поле так, что нить составляет некоторый угол с вертикалью. Найдем вес шарика из условия, что векторная сумма всех сил равна нулю для покоящегося тела.

     

    Как видим, в приведенных случаях, вес тела не равен силе тяжести при выполнении условия неподвижности опоры, подвеса и тела относительно Земли. Особенностями приведенных случаев является существование силы трения и силы Кулона соответственно, наличие которых и приводит собственно к тому, что тела удерживаются от движения. Для вертикального подвеса и горизонтальной опоры добавочные силы не нужны, чтобы удержать тело от движения. Таким образом, к условию неподвижности опоры, подвеса и тела относительно Земли, мы могли бы добавить, что при этом опора горизонтальна, а подвес вертикален.

    Но решило бы это добавление наш вопрос? Ведь в системах с вертикальным подвесом и горизонтальной опорой могут действовать силы, уменьшающие или увеличивающие вес тела. Таковыми могут быть сила Архимеда, например, или сила Кулона, направленная вертикально. Подведем итог для одной опоры или одного подвеса: вес тела равен силе тяжести, когда тело и опора (или подвес) покоятся (или равномерно и прямолинейно движутся) относительно Земли, и на тело действуют только сила реакции опоры (или сила упругости подвеса) и сила тяжести. Отсутствие других сил в свою очередь предполагает, что опора горизонтальна, подвес вертикален.

    Рассмотрим случаи, когда тело с несколькими опорами или (и) подвесами покоится (или равномерно и прямолинейно движется вместе с ними относительно Земли) и на него не действуют ни какие другие силы, кроме сил реакции опоры, сил упругости подвесов, притяжения к Земле. Используя определение силы веса Касьянова В.А. (7), найдем суммарную силу упругости связей тела в первом и во втором случаях, представленных на рисунках. Геометрическая сумма сил упругости связей F, по модулю равная весу тела, исходя из условия равновесия, действительно равна силе тяжести и противоположна ей по направлению, причем углы наклона плоскостей к горизонту и углы отклонения подвесов от вертикали на конечный результат не влияют.

    Рассмотрим пример (рисунок ниже), когда в системе неподвижной относительно Земли тело имеет опору и подвес и в системе не действуют никакие другие силы, кроме сил упругостей связей. Результат аналогичен вышеизложенному. Вес тела равен силе тяжести.

    Итак, если тело находится на нескольких опорах и (или) подвесах, и покоится вместе с ними (или равномерно и прямолинейно движется) относительно Земли, при отсутствии других сил, кроме силы тяжести и сил упругости связей, его вес равен силе тяжести. При этом расположение в пространстве опор и подвесов и их количество на конечный результат не влияет.

    Рассмотрим примеры нахождения веса тела в неинерциальных системах отчета.

    Пример 1. Найти вес тела массой m, движущегося в космическом корабле с ускорением а в «пустом» пространстве (на столько далеко от других массивных тел, что их тяготением можно пренебречь).

    В данном случае на тело действует две силы: сила инерции и сила реакции опоры. Если ускорение по модулю равно ускорению свободного падения на Земле, то вес тела будет равен силе тяжести на Земле, и нос корабля космонавтами будет восприниматься как потолок, а хвост как пол.

    Созданная таким образом искусственная тяжесть для космонавтов внутри корабля ничем не будет отличаться от «настоящей» земной.

    В данном примере мы пренебрегаем вследствие ее малости гравитационной составляющей силы тяжести. Тогда на космическом корабле сила инерции и будет равна силе тяжести. В виду этого можно согласиться, с тем, что причиной возникновения веса тела в этом случае является сила тяжести.

    Вернемся на Землю.

     

    Пример 2.

    Относительно земли с ускорением а движется тележка, на которой укреплено тело на нити массой m, отклонившейся на угол от вертикали. Найти вес тела, сопротивлением воздуха пренебречь.

    Задача с одним подвесом, следовательно, вес равен по модулю силе упругости нити.

    Таким образом, можно воспользоваться любой формулой для расчета силы упругости, а, значит, и веса тела (если сила сопротивления воздуха достаточно велика, то ее необходимо будет учесть в качестве слагаемого к силе инерции).

    Поработаем еще с формулой

    Следовательно, введя «эквивалентную» силу тяжести, мы можем утверждать, что в этом случае вес тела равен «эквивалентной» силе тяжести. И окончательно можем дать три формулы для его расчета:

    Пример 3.

    Найти вес автогонщика массой m в движущемся с ускорением а автомобиле.

    При больших ускорениях сила реакции опоры спинки сидения становится существенной, и ее в данном примере будем учитывать. Общая сила упругости связей будет равна геометрической сумме обеих сил реакции опоры, которая в свою очередь равна по модулю и противоположна по направлению векторной сумме сил инерции и тяжести. Для данной задачи модуль силы веса найдем по формулам:

    Эффективное ускорение свободного падения находится, как в предыдущей задаче.

    Пример 4.

    Шарик на нити массой m закреплен на вращающейся с постоянной угловой скоростью ω платформе на расстоянии r от ее центра. Найти вес шарика.

    Нахождение веса тела в неинерциальных системах отчета в приведенных примерах показывает, как хорошо работает формула для веса тела предложенная авторами в (3). Усложним немного ситуацию в примере 4. Предположим, что шарик электрически заряжен, а платформа вместе совсем содержимым находится в однородном вертикальном электрическом поле. Каков вес шарика? В зависимости от направления силы Кулона вес тела уменьшится или увеличится:

    Так получилось, что вопрос о весе естественным образом свелся к вопросу о силе тяжести. Если мы определим силу тяжести как равнодействующую сил гравитационного притяжения к планете (или к любому другому массивному объекту) и инерции, с учетом принципа эквивалентности, оставляя в тумане происхождение самой силы инерции, тогда обе составляющие силы тяжести или одна из них, по крайней мере, явятся причиной возникновения веса тела. Если в системе наряду с силой гравитационного притяжения, силой инерции и силами упругости связей есть другие взаимодействия, то они могут увеличить или уменьшить вес тела, привести к состоянию, когда вес тела станет равным нулю. И эти другие взаимодействия могут стать причиной появления веса в некоторых случаях. Зарядим шарик на тонкой непроводящей нити в космическом корабле, движущимся равномерно и прямолинейно в далеком «пустом» космосе (силами гравитации пренебрежем из-за их малости). Поместим шарик в электрическое поле, нить натянется, появится вес.

    Обобщая сказанное, сделаем вывод, что вес тела равен силе тяжести (или эквивалентной силе тяжести) в любой системе, где на тело не действуют никакие другие силы, кроме сил гравитационных, инерции и упругости связей. Сила тяжести или «эквивалентная» сила тяжести чаще всего является причиной возникновения силы веса. Сила веса и сила тяжести имеют разную природу и приложены к разным телам.

                    

    Список литературы.

    1.     Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по  физике для инженеров и студентов вузов, М., Наука, 1974г., 944с.

    2.     Яворский Б.М.,  Селезнева Ю.А.  Справочное  руководство по физике для

          поступающих в вузы и самообразования., М., Наука, 1984г., 383с.

    3.     Кошкин Н.И., Ширкевич М.Г. Справочник по элементарной физике., М., Наука, 1980г., 208с.

    4.     Кухлинг Х. Справочник по  физике., М., Мир, 1983г., 520с.

    5.     Касаткина И.Л. Репетитор по физике. Теория. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Электромагнетизм. Ростов-на-Дону, Феникс, 2003г., 608с.

    6.     Каменецкий С.Е., Орехов В.П. Методика решения задач по физике в средней школе., М., Просвещение, 1987г., 336с.

    7.     Касьянов В.А.  Физика. 10 класс., М., Дрофа, 2002г., 416с.

      Вес тела и невесомость – кратко определение (физика, 10 класс) » ГДЗ онлайн

      Вес тела и невесомость

      Действие гравитации Земли приводит к тому, что у тел на Земле появляется вес. В обиходе это понятие неотличимо от понятий «масса» и «сила тяжести». Однако в физике эти понятия различаются. Кратко рассмотрим определение понятия «вес» и особенности этого явления.

      Сущность веса тела

      Как известно из курса физики в 10 классе, любое тело, находящееся на Земле, испытывает действие силы тяжести. Однако далеко не в любом случае сила тяжести приводит к движению тела. В большинстве случаев на тело действует еще одна сила, уравновешивающая силу тяжести. Эта уравновешивающая сила называется реакцией опоры. Равнодействующая силы тяжести и реакции опоры равна нулю, поэтому тело покоится.

      А согласно третьему закону Ньютона, раз существует сила реакции опоры, должна существовать равная ей сила, действующая на саму опору.

      Сила, с которой тело действует на опору или подвес, называется весом тела.

      Рис. 1. Вес тела.

      Особенности веса тела

      Из приведенного определения можно выделить важные особенности веса тела, отличающего его от близких понятий.

      • Во-первых, вес — это сила. Этим он отличается от понятия «масса». Масса — это мера инертности тела, и она не зависит от того, есть ли у тела опора. Вес — это мера взаимодействия тел, без взаимодействия ее не будет.
      • Во-вторых, сила тяжести приложена к самому телу, а вес — к опоре.
      • В-третьих, сила тяжести зависит только от массы тела и от ускорения свободного падения. Вес же зависит от всех сил, приложенных к телу, в том числе от архимедовой силы (если тело находится в воздухе или в воде) и от силы инерции (если тело движется с ускорением).
      • В-четвертых, поскольку вес — это сила, с которой тело действует на опору, то без опоры не может быть веса.

      Фактически, вес — это частный случай силы упругости.

      Рис. 2. Сила упругости.

      Невесомость

      Из четвертой из указанных особенностей следует, что если у тела нет опоры, то у него отсутствует вес, реакции опоры также нет. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости. В таком состоянии отсутствует как вес, так и реакция опоры. Заметим, что масса тела и сила тяжести остаются прежними. Поэтому тело в состоянии невесомости будет двигаться равноускоренно по направлению действия силы тяжести.

      Наиболее известный пример движения в невесомости — это движение космического корабля по орбите. Единственная сила, которая на него действует, — это сила тяжести. Она сообщает кораблю центростремительное ускорение, благодаря которому орбита имеет круговую или эллиптическую форму.

      Однако, для исследования веса тела и невесомости не обязательно запускать космические корабли. Любое тело в начале падения движется без опоры, а значит, находится в состоянии невесомости. Правда, время нахождения в таком состоянии невелико. По мере набора скорости, на тело начинает действовать сила сопротивления воздуха, которая представляет собой опору, и у тела появляется вес.

      Полноценное (хотя и очень кратковременное) состояние невесомости испытывает человек во время обычного прыжка.

      Рис. 3. Невесомость.

      Что мы узнали?

      Вес — это сила, с которой тело действует на опору. В отличие от силы тяжести, которая действует независимо от опоры, для существования веса опора необходима. Фактически, вес — это частный случай силы упругости. Если тело не имеет опоры, оно находится в состоянии невесомости.

      Вес тела проявление. Базовая физика

      Понятие, с которым мы знакомы с самого раннего детства, – масса. И все же в курсе физики с ее изучением связаны некоторые трудности. Поэтому нужно четко определить, Как ее можно узнать? И почему она не равна весу?

      Определение массы

      Естественнонаучный смысл этой величины в том, что она определяет количество вещества, которое содержится в теле. Для ее обозначения принято использовать латинскую букву m. Единицей измерения в стандартной системе является килограмм. В задачах и повседневной жизни часто используются и внесистемные: грамм и тонна.

      В школьном курсе физики ответ на вопрос: «Что такое масса?» дается при изучении явления инерции. Тогда она определяется, как способность тела сопротивляться изменению скорости своего движения. Поэтому массу еще называют инертной.

      Что такое вес?

      Во-первых, это сила, то есть вектор. Масса же является скалярной веса всегда приложен к опоре или подвесу и направлен в ту же сторону, что и сила тяжести, то есть вертикально вниз.

      Формула для вычисления веса зависит от того, движется ли эта опора (подвес). В случае покоя системы используется такое выражение:

      Р = m * g, где Р (в английских источниках используется буква W) — вес тела, g — ускорение свободного падения. Для земли g принято брать равным 9,8 м/с 2 .

      Из нее может быть выведена формула массы: m = Р / g.

      При движении вниз, то есть в направлении действия веса, его значение уменьшается. Поэтому формула принимает вид:

      Р = m (g – а). Здесь «а» — это ускорение движения системы.

      То есть при равенстве этих двух ускорений наблюдается состояние невесомости, когда вес тела равен нулю.

      Когда тело начинает двигаться вверх, то говорят об увеличении веса. В этой ситуации возникает состояние перегрузки. Потому что вес тела увеличивается, а формула его будет выглядеть так:

      Р = m (g + а).

      Как масса связана с плотностью?

      Решение. 800 кг/м 3 . Для того чтобы воспользоваться уже известной формулой, нужно знать объем пятна. Его легко вычислить, если принять пятно за цилиндр. Тогда формула объема будет такой:

      V = π * r 2 * h.

      Причем r — это радиус, а h — высота цилиндра. Тогда объем получится равным 668794,88 м 3 . Теперь можно сосчитать массу. Она получится такой: 535034904 кг.

      Ответ: масса нефти приблизительно равна 535036 т.

      Задача № 5. Условие: Длина самого длинного телефонного кабеля равна 15151 км. Чему равна масса меди, которая пошла на его изготовление, если сечение проводов равно 7,3 см 2 ?

      Решение. Плотность меди равна 8900 кг/м 3 . Объем находится по формуле, которая содержит произведение площади основания на высоту (здесь длину кабеля) цилиндра. Но сначала нужно перевести эту площадь в квадратные метры. То есть разделить данное число на 10000. После расчетов получается, что объем всего кабеля приблизительно равен 11000 м 3 .

      Теперь нужно перемножить значения плотности и объема, чтобы узнать, чему равна масса. Результатом оказывается число 97900000 кг.

      Ответ: масса меди равна 97900 т.

      Еще одна задача, связанная с массой

      Задача № 6. Условие: Самая большая свеча массой 89867 кг была диаметром 2,59 м. Какой была ее высота?

      Решение. Плотность воска — 700 кг/м 3 . Высоту потребуется найти из То есть V нужно разделить на произведение π и квадрата радиуса.

      А сам объем вычисляется по массе и плотности. Он оказывается равным 128,38 м 3 . Высота же составила 24,38 м.

      Ответ: высота свечи равна 24,38 м.












      Назад Вперёд

      Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

      Данная презентация предназначена в помощь учащимся 9-10 классов при подготовке темы «Вес тела».

      Цели презентации:

      1. Повторить и углубить понятия: «сила тяжести»; «вес тела»; «невесомость».
      2. Акцентировать внимание учащихся на то, что сила тяжести и вес тела – разные силы.
      3. Научить учащихся определять вес тела, движущегося по вертикали.

      В повседневной жизни массу тела определяют взвешиванием. Из курса физики 7 класса известно, что сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Поэтому вес тела часто отождествляют с его массой или силой тяжести. С точки зрения физики – это грубейшая ошибка. Вес тела – это сила, но сила тяжести и вес тела – разные силы.

      Сила тяжести – частный случай проявления сил всемирного тяготения. Поэтому уместно вспомнить закон всемирного тяготения, а также то, что силы гравитационного притяжения проявляются тогда, когда тела или одно из тел имеют огромные массы (слайд 2).

      При применении закона всемирного тяготения для земных условий (слайд 3) планету можно рассматривать как однородный шар, а небольшие тела вблизи ее поверхности как точечные массы. Радиус земли равен 6400 км. Масса Земли равна 6∙10 24 кг.

      = ,
      где g – ускорение свободного падения.

      Вблизи поверхности Земли g = 9,8 м/c 2 ≈ 10 м/c 2 .

      Вес тела – сила, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.


      Рис.1

      На рис. 1 показано тело на опоре. Сила реакции опоры N (F упр) приложена не к опоре, а к находящемуся на ней телу. Модуль силы реакции опоры равен модулю веса по третьему закону Ньютона. Вес тела – частный случай проявления силы упругости. Важнейшей особенностью веса является то, что его значение зависит от ускорения, с которым движется опора или подвес. Вес равен силе тяжести только для покоящегося тела (или тела, движущегося с постоянной скоростью). Если же тело движется с ускорением, то вес может быть и больше, и меньше силы тяжести, и даже равным нулю.

      В презентации на примере решения задачи 1 рассматриваются различные случаи определения веса груза массой 500 г, подвешенного к пружине динамометра, в зависимости от характера движения:

      а) груз поднимают вверх с ускорением 2 м/c 2 ;
      б) груз опускают вниз с ускорением 2 м/c 2 ;
      в) груз равномерно поднимают вверх;
      г) груз свободно падает.

      Задания на расчет веса тела входят в раздел «Динамика». Решение задач на динамику основывается на использовании законов Ньютона с последующим проецированием на выбранные оси координат. Этим определяется последовательность действий.

      1. Выполняют чертеж, на котором изображают силы, действующие на тело (тела), и направление ускорения. Если направление ускорения неизвестно, его выбирают произвольно, а решение задачи дает ответ о правильности выбора.
      2. Записывают второй закон Ньютона в векторном виде.
      3. Выбирают оси. Обычно одну из осей удобно направить вдоль направления ускорения тела, вторую – перпендикулярно ускорению. Выбор осей определяется соображениями удобства: так, чтобы выражения для проекций законов Ньютона имели бы наиболее простой вид.
      4. Полученные в проекциях на оси векторные уравнения дополняют соотношениями, вытекающими из текста условий задачи. Например, уравнениями кинематической связи, определениями физических величин, третьим законом Ньютона.
      5. Используя полученную систему уравнений, пытаются дать ответ на вопрос задачи.

      Настройка анимации в презентации позволяет сделать акцент на последовательность действий при решении задач. Это важно, так как навыки, приобретенные при решении задач на расчет веса тела, пригодятся учащимся при изучении других тем и разделов физики.

      Решение задачи 1.

      1а. Тело движется с ускорением 2 м/c 2 вверх (слайд 7).


      Рис.2

      1б. Тело движется с ускорением вниз (слайд 8). Ось OY направляем вниз, тогда проекции сил тяжести и упругости в уравнении (2) меняют знаки, и оно имеет вид:

      (2) mg – F упр = ma.

      Следовательно, Р = m(g-a) = 0,5 кг∙(10 м/c 2 – 2 м/c 2) = 4 Н.

      1в. При равномерном движении (слайд 9) уравнение (2) имеет вид:

      (2) mg – F упр = 0, т. к. ускорение отсутствует.

      Следовательно, Р = mg = 5 Н.

      1г. При свободном падении = (слайд 10). Воспользуемся результатом решения задачи 1б:

      P = m(g – a) = 0,5 кг(10 м/c 2 – 10 м/c 2) = 0 H.

      Состояние, при котором вес тела равен нулю, называют состоянием невесомости.

      На тело действует только сила тяжести.

      Говоря о невесомости, следует отметить, что длительное состояние невесомости испытывают космонавты во время полета при выключенных двигателях космического

      корабля, а чтобы испытать кратковременное состояние невесомости, достаточно просто подпрыгнуть. Бегущий человек в момент, когда его ноги не касаются земли, тоже находится в состоянии невесомости.

      Презентация может быть использована на уроке при объяснении темы «Вес тела». В зависимости от уровня подготовки класса учащимся могут быть предложены не все слайды с решениями задачи 1. Например, в классах с повышенной мотивацией к изучению физики достаточно объяснить, как рассчитать вес тела, движущегося с ускорением вверх (задача 1а), а остальные задачи (б, в, г) предоставить для самостоятельного решения с последующей проверкой. Выводы, полученные в результате решения задачи1, ученики должны попытаться сделать самостоятельно.

      Выводы (слайд 11).

      1. Вес тела и сила тяжести – разные силы. У них разная природа. Эти силы приложены к разным телам: сила тяжести – к телу; вес тела – к опоре (подвесу).
      2. Вес тела совпадает с силой тяжести только тогда, когда тело неподвижно или движется равномерно и прямолинейно, и другие силы, кроме силы тяжести и реакции опоры (натяжение подвеса), на него не действуют.
      3. Вес тела больше силы тяжести (Р > mg), если ускорение тела направлено в сторону, противоположную направлению силы тяжести.
      4. Вес тела меньше силы тяжести (Р
      5. Состояние, при котором вес тела равен нулю, называют состоянием невесомости. Тело находится в состоянии невесомости, когда оно движется с ускорением свободного падения, то есть когда на него действует только сила тяжести.

      Задачи 2 и 3 (слайд 12) могут быть предложены учащимся в качестве домашнего задания.

      Презентация «Вес тела» может быть использована для дистанционного обучения. В этом случае рекомендуется:

      1. при просмотре презентации решение задачи 1 записать в тетрадь;
      2. самостоятельно решить задачи 2, 3, применяя предложенную в презентации последовательность действий.

      Презентация по теме «Вес тела» позволяет показать теорию решения задач на динамику в интересной, доступной трактовке. Презентация активирует познавательную деятельность учащихся и позволяет формировать правильный подход к решению физических задач.

      Литература:

      1. Гринченко Б.И. Физика 10-11. Теория решения задач. Для старшеклассников и поступающих в вузы. – Великие Луки: Великолукская городская типография, 2005.
      2. Генденштейн Л.Э. Физика. 10 класс. В 2 ч. Ч 1./Л.Э. Генденштейн, Ю.И. Дик. – М.: Мнемозина, 2009.
      3. Генденштейн Л.Э. Физика. 10 класс. В 2 ч. Ч 2. Задачник./Л.Э. Генденштейн, Л.А. Кирик, И.М. Гельгафгат, И.Ю. Ненашев.- М.: Мнемозина, 2009.

      Интернет-ресурсы:

      1. images.yandex.ru
      2. videocat.chat.ru

      Мы часто употребляем фразы наподобие: «Пачка конфет весит 250 грамм» или «я вешу 52 килограмма». Использование таких предложений происходит автоматический. Но что такое вес? Из чего он складывается и как его посчитать?

      Для начала нужно понять, что неправильно говорить: «Этот предмет весит Х килограмм». В физике существует два разных понятия – масса и вес . Масса измеряется в килограммах, граммах, тонах и так далее, а вес тела рассчитывается в ньютонах. Поэтому, когда мы говорим, например, что мы весим 52 килограмма, мы на самом деле имеем в виду массу, а не вес.

      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.

      Как измерить вес тела

      Второй закон Ньютона гласит, что ускорение равно силе, делённой на массу. Таким образом, F=m*a. Так как Fтяж равна P (если тело находится в покое или движется по прямой (относительно Земли) с одинаковой скоростью), то и Р тела будет равняться произведению массы и ускорения (P=m*a).

      Мы знаем, как найти массу, и знаем, что такое вес тела, осталось разобраться с ускорением. Ускорение – это физическая векторная величина, которая обозначает изменение скорости тела за единицу времени. Например, объект движется первую секунду со скоростью 4 м/с, а на второй секунде его скорость увеличивается до 8 м/с, значит, его ускорение равняется 2. По международной системе единиц ускорение рассчитывается в метрах на секунду в квадрате [м/с 2 ].

      Если поместить тело в специальную среду, где будет отсутствовать сила сопротивления воздуха – вакуум, и убрать опору, то объект начнёт лететь равноускоренно. Название этого явления – ускорение свободного падения , которое обозначается g и рассчитывается в метрах на секунду в квадрате [м/с 2 ].

      Интересно, что ускорение не зависит от массы тела, а значит если мы кинем листок бумажки и гирю на Земле в специальных условиях, при которых отсутствует воздух (вакуум), то эти предметы приземлятся в одно и то же время. Так как листок имеет большую площадь поверхности и относительно маленькую массу, то для того чтобы упасть, ему приходятся сталкиваться с большим сопротивлением воздуха. В вакууме такого не происходит , и поэтому перо, листок бумаги, гиря, пушечное ядро и другие предметы будут лететь с одной и той же скоростью и упадут в одно время (при условии, что они начнут лететь в одно и то же время, и их первоначальная скорость будет равняться нулю).

      Так как Земля имеет форму геоида (или по-другому эллипсоида), а не идеального шара, то и ускорение свободного падения в разных участках Земли разное. Например, на экваторе оно равно 9,832 м/с 2 , а на полюсах 9,780 м/с 2 . Это происходит потому, что на некоторых участках Земли расстояние до ядра больше, а на некоторых меньше. Чем ближе объект находится к центру, тем сильнее он притягивается. Чем объект дальше, тем сила тяжести меньше. Обычно, в школе округляют это значение до 10, это делается для удобства расчётов. Если же необходимо измерить более точно (в инженерном или военном деле и так далее), то берут конкретные значения.

      Таким образом, формула для расчёта веса телу будет выглядеть следующим образом P=m*g .

      Примеры задач для расчёта веса тела

      Первая задача . На стол положили груз массой 2 килограмма. Каков вес груза?

      Для решения этой задачи нам понадобится формула по расчёту веса P=m*g. Мы знаем массу тела, а ускорение свободного падения примерно составляет 9,8 м/с 2 . Подставляем эти данные в формулу и получим P=2*9,8=19,6 Н. Ответ: 19,6 Н.

      Вторая задача . На стол положили парафиновый шарик, объёмом 0,1 м 3 . Каков вес шарика?

      Эту задачу необходимо решать в следующей последовательности;

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

      Ответ: 882 Н.

      Видео

      В этом видео уроке разбирается тема — сила тяжести и вес тела.

      Не получили ответ на свой вопрос? Предложите авторам тему.

      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

      1. 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.
      2. Масса стандартно измеряется в килограммах, вес – в ньютонах.

      В обиходе и повседневной жизни понятия “масса” и “вес” абсолютно идентичны, хотя семантическое их значение принципиально разное. Спрашивая “Какой у тебя вес?” мы подразумеваем “Сколько в тебе килограммов?”. Однако на вопрос, с помощью которого мы пытаемся выяснить этот факт, ответ дается не в килограммах, а в ньютонах. Придется вернуться к школьному курсе физики.

      Вес тела – величина, характеризующая силу, с которой тело оказывает давление на опору или подвес.

      Для сравнения, масса тела ранее грубо определялась как “количество вещества”, современное определение звучит таким образом:

      Масса – физическая величина, отражающая способность тела к инерции и являющаяся мерой его гравитационных свойств.

      Понятие массы вообще несколько шире представленного здесь, однако наша задача состоит несколько в другом. Вполне достаточно уяснить факт действительного различия между массой и весом.

      Кроме того, – килограммы, а веса (как вида силы) – ньютоны.

      И, пожалуй, самое главное отличие веса от массы содержит в себе сама формула веса, которая выглядит следующим образом:

      где P – собственно вес тела (в Ньютонах), m – его масса в килограммах, а g – ускорение которое принято выражать в виде 9,8 Н/кг.

      Иными словами, формула веса может быть понята на таком примере:

      Гиря массой 1 кг подвешена к неподвижному динамометру, с тем, чтобы определить ее вес. Поскольку тело, да и сам динамометр, находятся в покое, то смело можно умножать его массу на ускорение свободного падения. Имеем: 1 (кг) х 9,8 (Н/кг)= 9,8 Н. Именно с такой силой действует гиря на подвес динамометра. Отсюда ясно, что вес тела равняется Однако это не всегда так.

      Самое время сделать важное замечание. Формула веса равняется тяжести лишь в случаях, когда:

      • тело находится в состояние покоя;
      • на тело не действует сила Архимеда (выталкивающая сила). Любопытный факт, касающийся известно, что тело, погруженное в воду, вытесняет объем воды, равный своем весу. Но оно не просто выталкивает воду, тело становится “легче” на объем вытесненной воды. Вот почему поднять в воде девушку массой 60 кг можно шутя и смеясь, а на поверхности это сделать куда сложнее.

      При неравномерном движении тела, т.е. когда тело совместно с подвесом движутся с ускорением a ,меняет свой облик и формула веса. Физика явления меняется незначительно, но в формуле такие изменения находят следующее отражение:

      P=m (g-a).

      Как можно заменить по формуле, вес может быть отрицательным, но для этого ускорение, с которым движется тело, должно быть больше ускорения свободного падения. И тут опять важно отличать вес от массы: отрицательный вес не влияет на массу (свойства тела остаются те же), однако он фактически становится направлен в противоположную сторону.

      Хорош пример с ускоренным лифтом: при его резком ускорении на непродолжительное время создается впечатление”притягивания к потолку”. С таким ощущением, конечно, столкнуться достаточно просто. Гораздо сложнее прочувствовать состояние невесомости, которое в полной мере ощущают космонавты на орбите.

      Невесомость – по сути, отсутствие веса. Для того чтобы такое было возможным, ускорение, с которым движется тело, должно быть равно пресловутому усорению g (9,8 Н/кг). Добиться такого эффекта проще всего на околоземной орбите. Гравитация, т.е. притяжение, по-прежнему действует на тело (спутник), однако она пренебрежимо мала. А ускорение дрейфующего по орбите спутника также стремится к нулю. Тут-то и возникает эффект отсутствия веса, поскольку тело вообще не соприкасается ни с опорой, ни с подвесом, а попросту парит в воздухе.

      Частично с таким эффектом можно столкнуться при взлете самолета. На секунду возникает ощущение подвешенности в воздухе: в этот момент ускорение, с которым движется самолет, равно ускорению свободного падения.

      Вновь возвращаясь к отличиям веса и массы, важно помнить, что формула веса тела отличается от формулы массы, которая выглядит как:

      m=ρ/V,

      то есть плотность вещества, деленная на его объем.

      Рекомендуем также

      Вес тела и невесомость – кратко определение (физика, 10 класс)

      Действие гравитации Земли приводит к тому, что у тел на Земле появляется вес. В обиходе это понятие неотличимо от понятий «масса» и «сила тяжести». Однако в физике эти понятия различаются. Кратко рассмотрим определение понятия «вес» и особенности этого явления.

      Сущность веса тела

      Как известно из курса физики в 10 классе, любое тело, находящееся на Земле, испытывает действие силы тяжести. Однако далеко не в любом случае сила тяжести приводит к движению тела. В большинстве случаев на тело действует еще одна сила, уравновешивающая силу тяжести. Эта уравновешивающая сила называется реакцией опоры. Равнодействующая силы тяжести и реакции опоры равна нулю, поэтому тело покоится.

      А согласно третьему закону Ньютона, раз существует сила реакции опоры, должна существовать равная ей сила, действующая на саму опору.

      Сила, с которой тело действует на опору или подвес, называется весом тела.

      Рис. 1. Вес тела.

      Особенности веса тела

      Из приведенного определения можно выделить важные особенности веса тела, отличающего его от близких понятий.

      • Во-первых, вес — это сила. Этим он отличается от понятия «масса». Масса — это мера инертности тела, и она не зависит от того, есть ли у тела опора. Вес — это мера взаимодействия тел, без взаимодействия ее не будет.
      • Во-вторых, сила тяжести приложена к самому телу, а вес — к опоре.
      • В-третьих, сила тяжести зависит только от массы тела и от ускорения свободного падения. Вес же зависит от всех сил, приложенных к телу, в том числе от архимедовой силы (если тело находится в воздухе или в воде) и от силы инерции (если тело движется с ускорением).
      • В-четвертых, поскольку вес — это сила, с которой тело действует на опору, то без опоры не может быть веса.

      Фактически, вес — это частный случай силы упругости.

      Рис. 2. Сила упругости.

      Невесомость

      Из четвертой из указанных особенностей следует, что если у тела нет опоры, то у него отсутствует вес, реакции опоры также нет. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости. В таком состоянии отсутствует как вес, так и реакция опоры. Заметим, что масса тела и сила тяжести остаются прежними. Поэтому тело в состоянии невесомости будет двигаться равноускоренно по направлению действия силы тяжести.

      Наиболее известный пример движения в невесомости — это движение космического корабля по орбите. Единственная сила, которая на него действует, — это сила тяжести. Она сообщает кораблю центростремительное ускорение, благодаря которому орбита имеет круговую или эллиптическую форму.

      Однако, для исследования веса тела и невесомости не обязательно запускать космические корабли. Любое тело в начале падения движется без опоры, а значит, находится в состоянии невесомости. Правда, время нахождения в таком состоянии невелико. По мере набора скорости, на тело начинает действовать сила сопротивления воздуха, которая представляет собой опору, и у тела появляется вес.

      Полноценное (хотя и очень кратковременное) состояние невесомости испытывает человек во время обычного прыжка.

      Рис. 3. Невесомость.

      Что мы узнали?

      Вес — это сила, с которой тело действует на опору. В отличие от силы тяжести, которая действует независимо от опоры, для существования веса опора необходима. Фактически, вес — это частный случай силы упругости. Если тело не имеет опоры, оно находится в состоянии невесомости.

      Предыдущая

      ФизикаПрименение конденсаторов и их видов кратко – в физике и технике, примеры (10 класс)

      Следующая

      ФизикаСтроение газообразных, жидких и твердых тел таблица кратко о плазме для доклада (10 класс)

      Вес тела в физике – формулы и определения с примерами

      Содержание:

      Вес тела:

      Множество тел на Земле находятся в состоянии покоя относительно ее поверхности. Почему же тела, на которые всегда действует сила тяготения, не изменяют своего положения и скорости под действием этой силы?

      Ответ на этот вопрос найдем при проведении опыта. С этой целью положим линейку на две подставки и поставим на нее груз (рис. 48). Линейка деформируется. Следовательно, груз подействовал на линейку и изменил ее форму, деформировал. А при деформации возникла сила упругости, которая уравновесила силу тяготения, и груз прекратил движение к Земле.

      Закрепим в штативе резиновую нить, а к ее концу прикрепим шарик. Если отпустим шарик, то он начнет двигаться вниз и будет растягивать нить до тех пор, пока сила упругости не уравновесит силу тяготения.

      В обоих случаях на груз и шарик действовала сила тяготения, поэтому они, в свою очередь, действовали на линейку или резиновую нить.

      Что такое вес тела

      Силу, с которой тело действует на опору или подвес, называют весом тела.

      Вес зависит от механического состояния тела. Если тело неподвижно относительно опоры или подвеса или движется равномерно и прямолинейно, то вес по значению и направлению совпадает с силой тяготения.

      Для этого случая можно записать, что

      Однако между этими силами есть и существенные различия. Так, они приложены к различным телам. Если сила тяготения приложена к данному телу, то вес приложен к опоре или подвесу (рис. 49, 50).

      Отличия проявляются и тогда, когда тело и опора свободно падают под действием силы тяготения. В этом случае вес исчезает и возникает состояние невесомости.

      Такую особенность веса можно наблюдать в сравнительно простых опытах. Повесим на нити, закрепленной в штативе, металлический динамометр, к крючку которого прикреплены грузы. Стрелка покажет определенное значение веса грузов. Теперь перережем нить -динамометр с грузом начнет падать. В момент падения стрелка динамометра сместится на деление «ноль» (рис. 51). Таким образом, при свободном падении тела вес тела исчезает, возникает состояние невесомости.

      Невесомость ощущают пилоты и космонавты. Если космический корабль движется вокруг Земли, то он все время как бы падает на Землю и все тела в его кабине теряют вес (рис. 52). В таких условиях много обычных явлений происходит своеобразно. Так, вода вне сосуда приобретает шарообразную форму и свободно плавает в пространстве. Брошенный предмет будет двигаться от стенки к стенке прямолинейно, не останавливаясь.

      Вес и невесомость

      Вес — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Вес тела обозначается буквой  Точка приложения веса находится на опоре (или подвесе). Вес направлен перпендикулярно поверхности опоры или вдоль подвеса. В зависимости от состояния тела его вес может изменяться или оставаться неизменным. 

      Случай, когда вес тела не меняется

      Если тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно равномерно по горизонтальной поверхности, то его вес не изменяется. Почему?  

      Согласно III закону Ньютона, вес тела действует на опору и равен по модулю и противоположен по направлению силе реакции опоры  Сила реакции приложена к самому телу (b):  (для удобства точка приложения силы реакции опоры смещается в центр тела).

      Если тело на подвесе находится в состоянии покоя или вместе с подвесом движется прямолинейно равномерно, то, согласно III закону Ньютона, вес этого тела, действующий на подвес, равен по модулю и направлен противоположно силе натяжения нити  Сила натяжения прикладывается к самому телу (см: b):

      Согласно II закону Ньютона, уравнение движения для тела, находящегося в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения на горизонтальной опоре, записывается в виде: 

      Принимая во внимание, что результирующая сила равна векторной сумме силы тяжести и силы реакции опоры, уравнение движения примет вид:

      Для решения уравнения выбирается ось координат, определяются проекции векторов сил на эту ось и, приняв во внимание знак проекций, записывают их в уравнение. За положительное направление оси  выбирается направление действия силы тяжести (см: b). Учитывая значения проекций сил на эту ось и равенство нулю ускорения тела  в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения, получим уравнение движения тела в следующем виде:

      Отсюда видно, что вес тела, находящегося в состоянии покоя или прямолинейного равномерного движения, численно равен модулю силы тяжести:

      Случай, когда вес тела меняется

      Если тело вместе с опорой (или с подвесом) движется с ускорением  в вертикальном направлении, то, в зависимости от направления движения, вес тела увеличивается или уменьшается.

      Предположим, что тело вместе с опорой движется вертикально вверх с ускорением то есть движется в направлении, противоположном направлению действия силы тяжести. Уравнение движения тела в векторной форме остается без изменения:

      Если направить координатную ось вдоль направления движения (с), получим:

      Отсюда видно, что вес тела, движущегося вместе с опорой вертикально вверх с ускорением  увеличивается. Такое состояние тела называется перегрузкой:

      Ясно, что если тело вместе с опорой будет двигаться в направлении действия силы тяжести, то его вес уменьшится: 

      Случай, когда вес тела равен нулю – невесомость

      Если тело движется только под действием гравитационной силы, то есть его ускорение будет равно ускорению свободного падения то вес тела будет равен нулю. Такое состояние тела называется невесомостью:

      Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

      Вес , как и любая другая сила, в системе СИ измеряется в Ньютонах.

      Следы на снегу или на песке свидетельствуют о том, что человек или животное, проходя, давит на снежную или песчаную опору с некоторой силой.

      Вес тела во время движения. Состояния невесомости и перегрузки

      Вес тела зависит от ускорения, с которым движется тело, а потому может быть различным:

      1. Если тело покоится или движется равномерно прямолинейно, т.е. ускорение тела равно нулю, вес тела равен силе тяжести.

        По второму закону Ньютона:

           

        или в проекции на ось :

           

        откуда

           

        По третьему закону Ньютона:

           

      2. Если тело движется с ускорением, направленным вертикально вверх, вес тела увеличивается. Такое состояние тела называется перегрузкой.

        По второму закону Ньютона:

           

        или в проекции на ось :

           

        откуда

           

        По третьему закону Ньютона:

           

        Перегрузки испытывают космонавты при взлете и на участках торможения космического корабля, летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, пассажиры лифта при разгоне или торможении лифта и т.д.

      3. Если тело движется с ускорением, направленным вертикально вниз, вес тела уменьшается.

        По второму закону Ньютона:

           

        или в проекции на ось :

           

        откуда

           

        По третьему закону Ньютона:

           

      4. Если ускорение тела в этом случае будет равно ускорению свободного падения, вес тела равен нулю, т.е. тело будет находиться в состоянии невесомости.

        Поскольку вес покоящегося тела равен силе тяжести, часто считают, что вес и сила тяжести – это одна и та же сила. Однако это неверно. Во-первых, вес и сила тяжести приложены к разным телам: сила тяжести приложена к телу, а вес – к опоре или подвесу. Во-вторых, вес и сила тяжести имеют различную физическую природу: вес, как правило, является силой упругости, а сила тяжести – это сила гравитационного взаимодействия. Наконец, как было показано выше, вес тела изменяется с изменением ускорения и может быть равен нулю, когда сила тяжести нулю не равна.

        Примеры решения задач

      Понравился сайт? Расскажи друзьям!

      Каган И.Е. «Вес тела» (IX класс)

      Цель урока: изучить вес тела в различных условиях.

      Приборы и принадлежности: динамометры демонстрационный и Бакушинского, связка прямоугольных брусков, наклонная плоскость, прямолинейная планка (в качестве подставки), деревянный куб массой 200 г, деревянная полированная доска длиной 1,5 м, метровая линейка, два набора грузов с шестью грузиками в каждом, жестяная банка с водой, штатив с муфтой, шар для демонстрации невесомости, диск с подшипниками на оси, укрепленный на массивной подставке, стакан с водой, прозрачный скотч.

      I. Методическое обоснование темы

      Тема «Вес тела» является одной из важных и серьезных тем механики, имеет много нюансов, требующих внимания и размышления. Некоторые осложнения связаны с целым рядом расхождений в формулировках и определениях веса тела, а также в описаниях функции весов (особенно рычажных), имеющих место во многих учебниках и пособиях по физике и механике.

      Для формирования логического мышления и способности рассуждать учащимся в принципе полезно знать о множестве таких разночтений, но сразу это сделать довольно трудно. Однако для того, чтобы опыты на таком уроке были понятны учащимся, а результаты разбора разных случаев логически доступны, они должны быть предварительно подготовлены по трем вопросам.

      1. Что такое вес тела (т.е. нужно определить предмет обсуждения)?

      2. Как изобразить вес тела?

      3. Что измеряют весы?

      1. Прохождение темы имеет смысл начинать с формулировки «веса тела», тем более, что учащиеся с ней сталкиваются уже в VII классе, изучая курс механики либо по учебнику А.В.Перышкина, Н.А.Родиной, либо по учебнику Л.А.Исаченковой, Ю.Д.Лещинского.

      Необходимо отметить, что понятие «вес тела» неодинаково формулируется в различных учебниках и пособиях разных лет. Одна из самых популярных и, вероятно, точных формулировок выглядит так: «Вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес под действием притяжения к Земле (или силы тяжести)».

      В целом ряде учебников по физике дается чуть-чуть другая формулировка веса: «Вес тела – это сила, с которой тело действует на горизонтальную (!) опору или подвес и т.д.».

      А где взять «идеально горизонтальную» опору? Значит, на других, не горизонтальных, опорах вес будет уже другим? Более или менее приближенным? А, может, покоящееся тело сохраняет вес неизменным на любой опоре? И как быть с весом тела, движущегося равномерно прямолинейно?

      В некоторых изданиях можно прочесть и другие формулировки веса.

      В учебнике «Физика, 9» (авт. Л.А.Исаченкова, И.И.Жолнеревич, И.Н.Медведь, 2000) в § 32 (с. 129) в определении «силы веса» горизонтальная опора не упоминается, но на с. 131 «сила веса» численно приравнивается к нормальной силе реакции, что подтверждается рис. 133 на с. 131. Значит, величина веса зависит от угла наклона плоскости? Каким же будет вес покоящегося тела на вертикальной плоскости? Тем более, что на рис. 133 показана и сила трения.

      В учебнике П.Г.Саенко «Физика, 9» (1992), § 25, с. 83 в определении веса «горизонтальная» опора не указывается, но на с. 84 автор все-таки к ней возвращается и, таким образом, себе противоречит.

      То же самое можно прочитать в учебнике Ю.А.Селезнева «Основы элементарной физики» (1966, с. 46), где на одной и той же этой странице напечатаны два разных суждения.

      Целый ряд авторов, переиздавая свои издания, сами себе противоречат. В одних своих работах они формулируют понятие веса покоящегося тела для любой опоры, в других – для горизонтальной опоры. Таковы учебники физики для 6-7 кл. А.В.Перышкина, Н.А.Родиной, «Методика преподавания физики в 6-7 кл.» под редакцией В.П.Орехова, А.В.Усовой, «Пособие по физике для поступающих в вузы» М.С.Цедрика, Ф.Г.Китуновича, А.С.Микулича, А.М.Качинского, задачники Н.Е.Савченко.

      В некоторых изданиях встречаются и другие формулировки веса.

      1. В учебнике Б.Б.Буховцева, Ю.Л.Климонтовича, Г.Я.Мякишева «Физика, механика» (1971, § 49) на с. 102 читаем: «…вес тела определяется всей совокупностью действующих на тело сил, а не только силой тяготения (так, вес тела в жидкости или воздухе меньше, чем в вакууме из-за появления выталкивающей силы)». Что же это такое – вес в воздухе, жидкости, вакууме?

      2. «Курс физики» (Б.М.Яворский, А.А.Детлаф, Л.Б.Милковская, Г.П.Сергеев, 1965, т. 1), § 6.1, с. 98: «Сила Р,называемая весом тела или силой тяжести, вызывает падение незакрепленного тела к земле».

      3. «Повторим физику» (Л.Б.Милковская, 72), § 3.5, с. 73: «Так как тела падают на землю под действием силы тяжести, т.е. своего веса, то P = m∙g».

      4. «Законы природы» (Р.Е.Пайернс, 1962), гл. 1, с. 23: «Тот факт, что сила тяготения, действующая на тело, т.е. вес тела, точно пропорциональна его массе или инерции, пока является для нас неожиданным совпадением».

      5. «Большой энциклопедический словарь. Физика» (гл. ред. А.М.Прохоров, 1999), с. 70, определяет, что «…вес – это численная величина силы тяжести, действующей на тело, находящееся вблизи земной поверхности».

      6. «Физика. Ответы на вопросы для абитуриентов и учащихся 11 кл.» (2000), гл. 2, с. 27 (коллектив авторов), определяет, что «весом тела называют силу нормального давления, действующую на подставку со стороны тела».

      7. И даже такие авторы, как Л.Д.Ландау, А.И.Китайгородский в книге «Физика для всех» (1974), с. 9, пишут, что «Вес – это сила, с которой тело притягивается к земле. Эту силу можно измерить пружинными весами».

      1. Изображение веса на рисунках

      Исходя из имеющихся формулировок веса и третьего закона Ньютона, учащиеся должны понять, что весу тела по модулю равна сила реакции опоры N, и какой она будет, таким будет по величине и вес тела (рис. 1) (m∙g = Fтяжести).

      Рис. 1

      Учащиеся должны изображать вес тела как силу, приложенную к опоре. Здесь мы имеет несколько вариантов.

      а) Если покоящееся тело – материальная точка, а горизонтальная опора – нет (рис. 2).

      Рис. 2

      б) Если покоящееся тело и горизонтальная опора – не материальные точки (рис. 3). Элементарные силы реакции действуют на всю опору (рис. 3, а), мы учитываем действие результирующей силы реакции опоры. Следует заметить, что сила реакции опоры N может смещаться, если к телу, например, приложить дополнительную силу F по горизонтали (рис. 3, б).

      Рис. 3

            

      а                                                  б

      Рис. 3

      в) Если покоящееся тело и горизонтальная опора – материальные точки (рис. 4). M·g – сила тяжести самой опоры, Р –- вес покоящегося на опоре тела, Nо6общая сила реакции нижней опоры. Иногда такие случаи нужно учитывать в задачах.

      Рис. 4

      г) Если покоящееся тело – материальная точка, а наклонная опора – не материальная точка (рис. 5, а или 5, б).

                 

      а                                                   б

      Рис. 5

      У покоящегося тела на любой опоре вес сохраняется (в инерциональной системе) и численно равен силе тяжести, т.е. |P| = |m∙g| = |Npез|. Результирующая сила реакции N является векторной суммой силы нормальной реакции Nнорм и силы трения покоя Fтр. пок.Вес тела Рприложен к опоре.

      д) Покоящееся тело висит на вертикальном подвесе (рис. 6, а и 6, б).

                    

      а                                            б

      Рис. 6

      Составляющие F1и F2,образующие при векторном сложении результирующую силу реакции N,численно равную весу Р,сами по себе могут быть по величине больше веса (или одна из них или обе одновременно).

      Это бывает на тросах, растянутых под большим углом (рис. 7), или на кронштейнах (рис. 8, а, 8, б).

      Рис. 7

                           

      а                                                 б

      Рис. 8

       


      2. Что измеряют весы?

      Многие скажут – «смотря какой конструкции это будут весы».

      Обратимся к словарям.

      Толковые словари С.И.Ожегова (с. 62) и Д.Н.Ушакова (т. 1, с. 262) утверждают, что весы – это прибор для измерения веса. При этом на с. 64 в первом словаре и т. 1, с. 273 во втором глагол «взвесить» означает – определить вес.

      Энциклопедический словарь (1953), т. 1, с. 296, Физический энциклопедический словарь (1960), т. 1, с. 220, Малая Советская Энциклопедия (1958), т. 2, с. 343 (все под редакцией Б.А.Введенского) и Большая Советская Энциклопедия, под редакцией А.М.Прохорова (1971), т. 4, с. 568 указывают, что весы – это прибор для определения массы тела.

      Все издания утверждают, что пружинные весы измеряют вес. В то же время многие издания утверждают, что рычажные (равноплечие) весы измеряют массу. Только в учебнике Б.М.Яворского, А.А.Пинского «Основы физики», т. 1, и Г.С.Ландсберга «Элементарный учебник физики», т. 1, указывается, что рычажные весы измеряют вес. Чему должен верить читатель?

      Действительно, с пружинными весами все ясно. В их «весовой» функции даже невозможно усомниться.

      А на рычажных весах вроде бы очень удобно измерять массу тела. Ведь при балансе чашек (в случае равенства весов тел) мы тут же можем судить о равенстве масс исследуемого тела и уравновешенных гирь.

      Кроме того, рычажные весы имеют еще одно неоспоримое удобство. Равновесие чашек с грузами не нарушается, если их перевести на полюс, экватор, с Земли на Луну и т.д. (вес тела при этом меняется, а масса нет!).

      Думается, равновесие рычажных весов здесь не нарушается не столько из-за постоянства масс тел, сколько из-за одинаковой кратности изменения весов тел на обеих чашках.

      И почему ни одни весы ничего не показывают в состоянии полной невесомости (ведь масса тела остается неизменной и сила тяжести также!)?

      Да потому, что в состоянии полной невесомости вес тела равен нулю, вот весы и фиксируют нулевой вес!

      А как быть тогда, когда мы на рычажных весах взвешиваем пуховое тело или хлопок (вату)? Ведь это объемное тело, испытывающее ощутимое действие выталкивающей силы воздуха, которая в большинстве случаев незначительная и на гири, стоящие на второй чашке весов, почти не действует. При балансе чашек можно еще говорить о равенстве весов тел на чашках, но именно масса пухового тела при балансе чашек будет обязательно большей, чем совокупная масса гирь. И здесь уже рычажные весы не могут дать точный ответ о массе пухового тела!

      А если в состоянии полной невесомости пытаться определить массу тела, то неизбежно нужно будет создать какое-то силовое взаимодействие этого тела с другим телом. Иначе говоря, весы все-таки в принципе созданы для определения силы, и «лишить» их своей весовой функции практически невозможно. Поэтому останавливаемся на точке зрения, что весы любой конструкции измеряют вес, но иногда позволяют оценить и массу. Разговоры о том, что весы градуируются в граммах, килограммах, тоннах и каратах, сути весовой функции весов не меняют.

      В интересах доказательства назначения весов для определения массы предлагают даже ввести термин «массометр» («Толковый словарь школьника по физике», 1999, авторы К.К.Гомоюнов, М.Ф.Кесаманлы, Т.Г.Кесаманлы, с 39). Думается, что это не получится. Ведь с древних времен человека интересовала масса как мера тяжести (т.е. проблема веса) гораздо в большей степени, чем масса инертная.

      И ссылки на то, что в седьмом классе мы учим детей определять массу на весах, ничего не меняют. Мы видим, какое сложное понятие – «вес тела», и не усложняем жизнь маленьким учащимся. А научить их практически пользоваться весами нужно еще с малых лет.

      II. Ход урока

      Такое множество формулировок и точек зрения запутывает и дезинформирует учащихся. Тем более, что противоречат друг другу, а иногда и самим себе довольно авторитетные авторы учебных и методических изданий.

      К данному уроку учащиеся были подведены проблемно. Они ознакомились с разными формулировками веса, способами изображения веса и различными точками зрения на назначение весов как измерительного прибора (особенно рычажных равноплечих).

      Исходя из такой преамбулы, можно более конкретно нацелить урок: на самых простых и доступных опытах убедиться в неизменности веса тела в инерциальных системах и его «изменчивости» в системах неинерциальных, т.е. когда тело будет иметь ускорение.

      Предполагается определить вес покоящегося тела на разных опорах, выяснить, меняется ли вес при погружении тела в жидкость, и пронаблюдать, каким будет вес при наличии у тела ускорения.

      Дополнительно к вышеперечисленному оборудованию были специально изготовлены два небольших приспособления. Из двух фанерок была сбита наклонная плоскость с приступочкой В внизу (рис. 9, а) и сделана связка из трех деревянных брусков (рис. 9, б).

                 

      а                                                   б

      Рис. 9

      Средний брусок был несколько поднят, чтобы он не мог касаться опоры при вертикальном положении всей связки.

      Первая часть урока. Вес покоящегося тела на различных плоскостях

      а) Повторяем формулировку «веса» тела (без слова «горизонтальна»).

      б) Устанавливаем стрелку демонстрационного динамометра (пружинных весов) на нуль, на верхнюю подставку динамометра помещаем горизонтальную планку, на которую кладем отдельно связку брусков и наклонную плоскость (как совокупность тел). Связка на планке лежит (рис. 10). Фиксируем показание весов.

      Рис. 10

      в) Связку брусков кладем на наклонную плоскость (бруски покоятся) (рис. 11). Снова фиксируем показание весов и убеждаемся в его неизменности.

      Рис. 11

      г) Ничего не меняется в показании весов, если бруски стопорить о приступку В (рис. 12). Приступка В играет роль второй наклонной плоскости, заменяющей силу трения покоя. Как видим, на наклонной плоскости покоящееся тело весит столько же, сколько и на горизонтальной опоре. И это потому, что вес тела численно равен по величине не нормальной реакции тела на наклонной плоскости, а общей реакции, включающей и силу трения покоя и численно равной силе тяжести |m∙g|.

      Рис. 12

      д) А чему равен вес покоящегося тела на вертикальной плоскости? Если верить некоторым изданиям (например, учебнику «Физика, 9» (2000), авторы Л.А.Исаченкова, И.И.Жолнеревич, И.Н.Медведь, с. 131, рис. 133), утверждающим, что величина веса определяется величиной силы нормальной реакции тела на наклонной плоскости, то на вертикальной плоскости у тела вообще веса не будет, так как при этом Nнорм = 0.

      В таком случае наглядно и убедительно используется связка трех брусков. Средний брусок не касается опоры, когда связка стоит (рис. 13).

      Рис. 13

      Весы показывают совершенно одинаковый вес, стоит связка на двух брусках или на одном, будучи перевернутой (рис. 14). И не имеет абсолютно никакого значения, стоит связка брусков или лежит. Но когда связка лежит, давят на опору все три бруска, а если связка стоит? Весы подтверждают, что на опору все равно давят те же три бруска! Те бруски, которые не касаются опоры в каждом случае, весят или давят на нее благодаря силе трения покоя между вертикальными соприкасающимися стенками брусков.

      Рис. 14

      Если бы тело, прижатое к вертикальной стенке и покоящееся на ней, не весило, уже давно был бы придуман способ укладки вещевого мешка или другой паковки, которые бы при одинаковом количестве упакованных предметов весили меньше. Но этот фокус не получается! Как бы ни был упакован вещевой мешок или чемодан, все предметы в нем будут весомы. И ни одни весы в мире не покажут уменьшения веса покоящегося тела на наклонной плоскости из-за увеличения угла наклонной плоскости.

      Учащимся задаем итоговый вопрос: «Играет ли роль для определения веса покоящегося тела угол наклонной плоскости?» И получаем ответ: «Нет, не играет».

      Учащимся было продемонстрировано уменьшение веса тела на наклонной плоскости, когда тело движется вниз практически без трения.

      Был поставлен следующий эксперимент.

      На рычаге длиной 1 м на одном конце была установлена почти вертикально доска высотой 1,5 м с подвешенным на нити кубом массой 200 г, а на другом – две коробки с грузиками по 1 Н (12 грузиков) (рис. 15).

      Рис. 15

      Все уравновешивается и балансирует.

      Нить пережигается, куб начинает падать, и в это время противоположное плечо рычага с грузиками опускается, что свидетельствует об уменьшении веса тела на наклонной плоскости. Но в это время тело на ней не покоилось, а летело вниз практически без трения.

      На первую часть урока уходит 14 минут.

      Вторая часть урока. «Вес тела в жидкости или газе»

      Во многих изданиях, особенно выпущенных в прежние годы, мы часто сталкиваемся с терминологией «вес тела в воде», «вес тела в воздухе» и др. Например, в «Сборнике вопросов и задач» различных лет (авторы П.А.Знаменский и др.) на с. 52 в задачах № 397 и № 400 – «вес в керосине», «вес в воздухе» – в № 403, «истинный вес хлопка в кипе» – с. 53, № 409.

      Был поставлен следующий эксперимент. Взвешиваем на крюке демонстрационного динамометра деревянный куб (рис. 16) и начинаем подводить под него банку с водой. По мере погружения куба в воду стрелка динамометра показывает уменьшение нагрузки на динамометр, создавая иллюзию уменьшения веса. Когда куб начинает плавать в воде, стрелка динамометра устанавливается на нуле. Так что – плавающее тело вообще не имеет веса?

      Рис. 16

      Снова взвешиваем куб на крюке, снимаем его и взвешиваем банку с водой без куба. Затем в подвешенную на крюк банку с водой кладем плавать куб. И что же? Весы показывают суммарный вес банки с водой и куба.

      Это значит, что тело в воде или другой жидкости сохраняет свой вес, т.е. понятия «вес в воде», «вес в воздухе» или «вес в вакууме» и т.д. не имеют смысла.

      Есть одно понятие – вес тела, неизменный в инерциальных системах.

      Уменьшение показаний динамометра при погружении тела в жидкость связано с появлением еще одной опоры – жидкости, которая «берет на себя» часть веса. То есть вес тела распределяется на две опоры точно так же, как вес рычага, лежащего на двух опорах. В случае плавающего тела жидкость «берет на себя» весь вес тела, вследствие чего динамометр, к которому привязана нить с таким телом, ничего и не показывает.

      С помощью учащихся делаем вывод о постоянстве веса тела в инерциальных системах на любой опоре. Выясняем, что вес тела сохраняется у пассажира в равномерно движущемся лифте и у парашютиста, спускающегося равномерно на парашюте.

      На эту часть урока уходит еще 12 минут.

      Третья часть урока. Вес тела в пеинерциальных системах или вес тела, имеющего ускорение (пока по вертикали)

      Начинаем с демонстрации подвешенных грузиков на динамометре Бакушинского (рис. 17).

      Рис. 17

      Показываем динамометр с двумя грузиками в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения по вертикали в любую сторону. Динамометр показывает вес, равный 2H = m∙g,т.е. вес тела численно равен силе тяжести. Начинаем поднимать динамометр с грузиками вверх с ускорением. И пока сохраняется ускорение при подъеме, учащиеся ясно видят увеличение растяжения пружины (рис. 18). Объясняем, что увеличение веса – это перегрузка. Напоминаем, что она ощущается в самом начале подъема лифта и в конце его спуска при торможении.

      Рис. 18

      До этого учащиеся уже решали задачи на расчет силы реакции при подъеме тела вверх с ускорением и знают, что она равна: , где Р’ – искусственный вес тела в данных условиях.

      Приводим пример взвешивания с «походом», когда тело швыряют на весы и последние показывают «завышенный» вес. Выясняем, почему нас не устраивает, когда тело швыряют на весы (ведь не только из-за невежливости!), обращаем внимание учащихся на наличие торможения тела. Далее выясняем, чего мы ждем. Учащиеся отвечают, что мы ждем, когда весы уравновесятся и покажут в состоянии покоя вес тела, равный его силе тяжести.

      Объясняем, что перегрузка не означает только увеличение воздействия на опору, а предполагает увеличение веса всего, что находится в такой системе. Увеличивается вес всех частей тела человека. Тяжелеет голова, руки, ноги, туловище, сердце, веки глаз, кровь и т.д. Нетренированный человек выдерживает троекратную перегрузку нормально. Особенно большие перегрузки бывают на тренировках космонавтов на больших скоростях (до 11-12 Р0)и при выходе самолета из состояния пикирования. Поясняем всю тяжесть и опасность таких ситуаций.

      Показываем уменьшение веса при спуске тела с ускорением вниз (рис. 19). Получаем «недогрузку» или частичную невесомость, которая ощущается в начале спуска лифта (пока есть ускорение вниз) или в конце его подъема с торможением. В этом случае

      Рис. 19.

      Поясняем, что именно тогда, когда ускорение исчезает, сила реакции N будет компенсировать силу тяжести. Только тогда |N| = m∙g = |P0|,т.е. весу тела в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

      Выясняем с учащимися, что с увеличением ускорения а по вертикали вниз «недогрузка» тела увеличивается, и при ускорении, равном g,вес становится равным нулю, т.е. наступает полная невесомость.

      Обязательно обращаем внимание учащихся на то, что полная невесомость бывает только тогда, когда на тело действует одна-единственная сила – сила тяжести и тело находится в свободном падении.

      Очень важно отметить, что если не учитывать сопротивление воздуха, полная невесомость имеет место при любых бросках.

      Учащимся демонстрируется шар с подсветкой, которая зажигается внутри шара только в состоянии невесомости в любом броске. Шар можно бросать вертикально вверх, под углом к горизонту, горизонтально, ронять или подталкивать отвесно вниз. Шар светится только в полете, а учащиеся подтверждают, что при этом на тело действует только сила тяжести.

      Подробно изучить явление полной невесомости на этом уроке невозможно. Эта тема достойна отдельного урока, который проводится после темы «Вес тела».

      На эту часть урока уходит 10 минут.

      Четвертая часть урока. Перегрузка при наличии ускорения тела по горизонтали

      Был поставлен вопрос – каков вес тела при горизонтальном разгоне? Рассуждения проводятся на примере сосуда с водой.

      В состоянии инерции (т.е. покоя или равномерного прямолинейного движения) на жидкость действуют сила тяжести m∙g и сила нормальной реакции N0компенсирующие друг друга.

      Для того, чтобы сообщить жидкости горизонтальное ускорение а,на нее необходимо подействовать горизонтальной силой т∙а (рис. 20).

      Рис. 20

      При этом возникает результирующая сила реакции N’,по модулю большая, чем N0(как гипотенуза прямоугольного треугольника). Так как искусственный вес Р’ жидкости по третьему закону Ньютона численно равен силе реакции N’,то и он возрастает, вследствие чего и возникает перегрузка.

      Рассчитаем угол α.

      и не зависит от массы.

      Тогда

      Следует обратить внимание учащихся на то, что на рис. 20 точка приложения веса Р’ не должна совпадать с центром масс жидкости.

      Опыт с водой или другой не очень вязкой жидкостью очень нагляден из-за наклона свободной поверхности жидкости на угол α и ее «наплыва» на заднюю стенку (рис. 20).

      Объясняем учащимся причину появления этого угла наклона. На угол α от вертикали отклоняется линия ответа, по которой направлен вес Р’. Плоскость свободной поверхности жидкости всегда перпендикулярна линии отвеса.

      Как и углы с взаимно перпендикулярными сторонами, угол наклона жидкости также равен α. Если ускорение а постоянно, постоянным будет и угол α. При торможении ускорение тела отрицательное и жидкость «наплывает» на переднюю стенку (угол α отрицательный, a tg α – функция нечетная).

      Практически бывает трудно сохранить долго ускорение по горизонтали постоянным. Тогда меняется угол наклона плоскости свободной поверхности жидкости и жидкость начинает плескаться. А если жидкость равномерно вращать? Ведь тогда центростремительное ускорение жидкости а будет постоянным и угол наклона α будет также постоянным. Учащимся демонстрируется установка с гироскопическим колесом (рис. 21). На краю колеса с помощью прозрачного скотча укрепляется стакан с водой. Колесо раскручивается вокруг своей оси и благодаря подшипникам на оси и большой инертности долго сохраняет скорость вращения практически постоянной.

      Рис. 21

      При большой скорости вращения колеса учащиеся хорошо видят большой угол α наклона плоскости свободной поверхности воды к горизонту.

      Постепенно скорость вращение колеса убывает и уменьшается угол a наклона воды.

      На эту часть урока уходит 6 минут.

      Итак, третья и четвертая части урока были посвящены изучению веса тела, имеющего ускорение. Учащиеся выяснили, что при наличии ускорения вес тела может быть различным – от больших перегрузок до полной невесомости.

      Учащимся уместно задать «провокационный» вопрос: «Почему у покоящегося тела на экваторе вес меньший, чем на полюсе?» И находятся ребята, которые подмечают, что на экваторе тело имеет линейную скорость, как следствие этого у него есть центростремительное ускорение, и вес на экваторе должен отличаться от веса на полюсе.

      III. Итоги урока

      Учащиеся получили полное экспериментальное подтверждение, что:

      1) в инерциальных системах отсчета тело, покоящееся или движущееся равномерно прямолинейно, неизменно сохраняет свой вес на любой опоре независимо от того, каков угол наклона опоры, а также жидкая это опора или твердая;

      2) в неинерциальных системах отсчета вес тела может изменяться в зависимости от ускорения тела.

      Урок вызвал живой интерес у учащихся класса. Они приняли активное участие в обсуждении опытов и их результатов.

      На уроке пришлось обратить внимание учащихся на то, что на с. 131 учебника «Физики-9» (авторы Л.А.Исаченкова, И.И.Жолнеревич, И.Н.Медведь) приведен неверный рис. 133. Он был опровергнут экспериментами, проведенными на уроке. Там же имеются ошибки в описании невесомости тела в самолете.

      Определение веса в науке

      Повседневное определение веса является мерой того, насколько тяжел человек или предмет. Однако в науке определение немного отличается. Весом называется сила, действующая на объект из-за ускорения свободного падения. На Земле вес равен произведению массы на ускорение свободного падения (9,8 м/с 2 на Земле).

      Основные выводы: определение веса в науке

      • Вес – это произведение массы на ускорение, действующее на эту массу.Обычно это масса объекта, умноженная на ускорение свободного падения.
      • На Земле масса и вес имеют одинаковые значения и единицы измерения. Однако вес имеет величину, как и масса, плюс направление. Другими словами, масса — это скалярная величина, а вес — векторная величина.
      • В Соединенных Штатах фунт является единицей массы или веса. Единицей веса в системе СИ является ньютон. Единицей веса сгс является дина.

      Единицы веса

      В США единицы массы и веса одинаковые.Наиболее распространенной единицей веса является фунт (lb). Однако иногда используются паундал и слаг. Фундаль — это сила, необходимая для ускорения тела массой 1 фунт до скорости 1 фут/с 2 . Слизняк — это масса, которая получает ускорение 1 фут/с 2 , когда на нее действует сила в 1 фунт. Одна пуля эквивалентна 32,2 фунта.

      В метрической системе единицы массы и веса разделены. Единицей веса в системе СИ является ньютон (Н), который равен 1 килограмму на метр в секунду в квадрате. Это сила, необходимая для ускорения массы 1 кг на 1 м/с 2 .Единицей веса сгс является дина. Дина — это сила, необходимая для ускорения массы в один грамм со скоростью один сантиметр в секунду в квадрате. Одна дина равна ровно 10 -5 ньютонов.

      Масса против веса

      Массу и вес легко спутать, особенно когда используются фунты! Масса – это мера количества материи, содержащейся в объекте. Это свойство материи и не меняется. Вес — это мера воздействия силы тяжести (или другого ускорения) на объект.Одна и та же масса может иметь разный вес в зависимости от ускорения. Например, человек имеет одинаковую массу на Земле и на Марсе, но весит на Марсе примерно в три раза меньше.

      Измерение массы и веса

      Масса измеряется на весах путем сравнения известного количества вещества (эталона) с неизвестным количеством вещества.

      Для измерения веса можно использовать два метода. Весы можно использовать для измерения веса (в единицах массы), однако весы не будут работать в отсутствие гравитации.Обратите внимание, что калиброванные весы на Луне дадут те же показания, что и весы на Земле. Другой метод измерения веса — пружинные весы или пневматические весы. Это устройство учитывает местную силу тяжести, действующую на объект, поэтому пружинные весы могут давать немного разный вес объекта в двух местах. По этой причине весы откалиброваны для определения веса объекта при номинальной стандартной гравитации. Коммерческие пружинные весы необходимо повторно калибровать, когда их перемещают из одного места в другое.

      Разница в весе по Земле

      Два фактора изменяют вес в разных местах на Земле. Увеличение высоты уменьшает вес, потому что это увеличивает расстояние между телом и массой Земли. Например, человек, который весит 150 фунтов на уровне моря, будет весить около 149,92 фунтов на высоте 10 000 футов над уровнем моря.

      Вес также зависит от широты. Вес тела на полюсах немного больше, чем на экваторе. Отчасти это связано с выпуклостью Земли вблизи экватора, из-за чего объекты располагаются на поверхности несколько дальше от центра масс.Играет роль и разница центробежной силы на полюсах по сравнению с экватором, где центробежная сила действует перпендикулярно оси вращения Земли.

      Источники

      • Бауэр, Вольфганг и Вестфолл, Гэри Д. (2011). Университетская физика с современной физикой . Нью-Йорк: Макгроу Хилл. п. 103. ISBN 978-0-07-336794-1.
      • Галили, Игал (2001). «Вес против силы гравитации: исторические и образовательные перспективы». Международный журнал научного образования . 23: 1073. doi:10.1080/095006

        038585

      • Гат, Ури (1988). «Вес массы и беспорядок веса». У Ричарда Алана Стрелова (ред.). Стандартизация технической терминологии: принципы и практика – второй том. АСТМ Интернэшнл. стр. 45–48. ISBN 978-0-8031-1183-7.
      • Найт, Рэндалл Д. (2004). Физика для ученых и инженеров: стратегический подход h.Сан-Франциско, США: Аддисон-Уэсли. стр. 100–101. ISBN 0-8053-8960-1.
      • Моррисон, Ричард С. (1999). «Вес и гравитация – необходимость последовательных определений». Учитель физики . 37: 51. doi:10.1119/1.880152

      Масса и вес – определение, значение и единицы измерения

      Масса является основным атрибутом любого физического тела.

      Все объекты имеют внутри себя материю, и мерой материи является масса. Полная масса системы считается постоянной.Это означает, что сила гравитационного поля не влияет на массу, независимо от местоположения, в котором находится объект или человек.

      Масса имеет величину, которая обычно измеряется в килограммах и граммах. Следовательно, это скалярная величина.

      Мы находимся на земле и измеряем вещи на земле с помощью земного притяжения.

      Если ваш вес 70 кг, это означает, что вы весите 70 кг, а весы покажут 70 кг или 154 фунта.

      Определение массы

      Масса определяется как мера материи внутри тела.

      В физике масса является количественным измерением инерции.

      Давайте поймем понятие массы, поняв второй закон Ньютона.

      Например, тело массой m движется с ускорением a. Сила F приложена к телу по формуле

      F = m . a

      Здесь масса является мерой его сопротивления ускорению, когда к телу приложена сила.

      Следовательно, чем больше масса тела, тем меньше изменение, производимое приложенной силой.

      Масса Значение

      Масса определяется как количество вещества, содержащегося в теле.

      Например, в организме человека есть кости, мышцы, ткани, эритроциты, лейкоциты. В совокупности они образуют массу тела.

      Человек или объект может быть невесомым на Луне из-за отсутствия гравитации, в то время как он сохраняет одинаковую массу во всех местах, независимо от своего местоположения.

      Определение веса

      Вес — это количество, которое что-то весит.

      Определяется как сила, постоянно действующая на объекты вблизи земной поверхности.

      В области науки и техники вес объекта связан с силой, действующей на этот объект либо из-за гравитации, либо из-за силы реакции, которая удерживает его на месте.

      Проще говоря, это сила, с которой тело притягивается к земле.

      Таким образом, вес является мерой тяжести объекта.

      Связь между массой и весом

      Вес определяется как сила тяжести, с которой тело притягивается к Земле или другому небесному телу, и равна произведению массы объекта на ускорение свободного падения, определяемое выражением

      W = F = mg

      Приведенное выше уравнение применимо всегда, даже когда объект не ускоряется.Это означает, что объект находится в свободном падении и на него не действует никакая внешняя сила, кроме силы тяжести.

      Здесь W — вес тела.

      F — внешняя сила. /кг в любом месте.

      Например, если я вешу на Земле 24 кг, то моя масса на Луне будет составлять 1/6 веса на Земле, т. е. 4 кг на Луне.

      Масса Луны меньше массы Земли. Однако его гравитация меньше земной.

      Единица массы и веса

      В физике у каждого объекта есть единица измерения, определяющая стандартное измерение этого тела.

      Таким образом, физическая величина, такая как масса, также имеет единицу измерения. В международных системах СИ масса измеряется в килограммах, обозначаемых символом кг.

      Вот, вес – это векторное количество, измеренное в Ньютоне, символизируется N.

      масса VS вес

      MASS

      вес

      Масса атрибут, относящийся к количеству материала внутри тела.

      Вес — это сила, действующая на объект под действием силы тяжести (сила создается гравитационным притяжением тела).

      Обозначается «м».

      Обозначается «мг».

       

      Векторная величина (имеющая величину и направление), направленная к центру Земли.

      Постоянная вне зависимости от силы гравитационного поля.

      Зависит от силы гравитационного поля.

      Масса остается постоянной во всех точках.

      Масса увеличивается или уменьшается с большей или меньшей гравитацией.

      Масса никогда не может быть равна нулю.

      Вес может быть равен нулю, если тело находится в месте без гравитации, например в космосе.

      Обычно измеряется с помощью аналитических весов, балочных весов или калиброванных электронных весов.

      Измеряется пружинным или компрессионным балансом.

      Измеряется в кг или г.

      Часто измеряется в Ньютонах (поскольку определяется как сила тяжести).

      Знаете ли вы?

      Некоторые интересные факты о массе и весе:

      • Масса не остается постоянной.

      • Ядерная реакция: В этой реакции незначительное количество вещества превращается в большое количество энергии, это уменьшает массу вещества.

      Вес и масса – Силы – GCSE Physics (Single Science) Revision – Other

      Вес не то же самое, что масса. Масса — это мера того, сколько материи содержится в объекте. Вес – это сила, действующая на это вещество. Масса сопротивляется любому изменению движения объектов.

      В физике термин “вес” имеет особое значение – это сила, действующая на массу из-за гравитации. Вес измеряется в ньютонах. Масса измеряется в килограммах .

      Масса данного объекта везде одинакова, но его вес может меняться.Мы используем весы для измерения веса и массы.

      Напряженность гравитационного поля

      Вес является результатом гравитации. Сила гравитационного поля Земли составляет 10 Н/кг (десять ньютонов на килограмм). Это означает, что объект массой 1 кг будет притягиваться к центру Земли с силой 10 Н. Мы воспринимаем такие силы как вес.

      На Луне вы бы весили меньше, потому что сила гравитационного поля Луны составляет одну шестую силы гравитационного поля Земли ( 1,6 Н/кг ).Но обратите внимание, что ваша масса останется прежней.

      Вес

      На Земле, если вы уроните объект, он ускорится по направлению к центру планеты. Вес объекта рассчитывается по следующей формуле:

      вес (Н) = масса (кг) × напряженность гравитационного поля (Н/кг)

      Вопрос

      Масса человека составляет 60 кг. Сколько они весят на Земле, если напряженность гравитационного поля 10 Н/кг?

      Открыть ответ

      Вес = масса × Гравитационное поле напряженности

      вес = 60 кг × 10 н / кг

      вес = 600 н

      Вопрос

      Сколько весит тот же человек на Луне, если напряженность гравитационного поля равна 1.6 Н/кг?

      Открыть Ответить

      Вес = Масса × Гравитационное поле Сил

      Вес = 60 кг × 1,6 Н / кг

      Вес = 96 N

      0 Масса против веса

      Масса и — это два часто неправильно используемых и неправильно понимаемых термина в механике и гидромеханике.

      Фундаментальное соотношение между массой и весом определяется вторым законом Ньютона. Второй закон Ньютона можно выразить как

      F = MA F = MA

      0 (1)

      , где

      F

      F = Force (N, LB F )

      м = масса (KG , Slugs ) )

      1

      A = ускорение (м / с 2 , футов / с 2 )

      MASS

      MASS – это мера количества материала в объекте, напрямую связанного с количеством и типом атомов, присутствующих в объекте.Масса не меняется в зависимости от положения тела, движения или изменения его формы, если только не добавляется или не удаляется материал.

      • объект с массой 1 кг на Земле имел бы такую ​​же массу 1 кг на Луне

      Масса — фундаментальное свойство объекта, численная мера его инерции и фундаментальная мера количество вещества в объекте.

      • масса электрона 9,1095 10 -31 кг
      • масса протона 1.67265 10 -27 кг
      • кг
      • Массовая нейтрон 1.67495 10 -27 кг
      кг

      Вес

      Вес – это гравитационная сила , действующая на массу тела. Общее выражение второго закона Ньютона (1) можно преобразовать, чтобы выразить вес как силу, заменив ускорение – a – ускорением свободного падения – g – as

      F g = MA G (2)

      , где

      F г = гравитационная сила – или Вес (N, LB F )

      м = MASS (кг , снарядов (lb м ))

      a г = ускорение свободного падения на земле (9.81 м/с 2 , 32,17405 фут/с 2 )

      ускорения свободного падения на Земле. Вес тела с массой 1 кг на земле можно рассчитать как

      F G_ земля = (1 кг) (9,81 м / с 2 )

                 = 9.81 N

      Вес того же тела на луне можно рассчитать как

      F G_ Moon = (1 кг) ( (9,81 м / с 2 ) / 6)

                 = 1,64 Н

      Обращение с массой и весом зависит от используемых систем единиц измерения. Наиболее распространенные единичные системы являются

      • Международная система – Si
      • Британская гравитационная система – BG
      • Английская инженерная система – EE

      One Newton

      • – вес одного сто грамм – 101.972 гс (г F ) или 0,101972 кгс (кг F или килопонд – кп (pondus по-латыни вес))
      • ≈ половина между одной пятой и одной четвертой фунта – 5 9lb или 0,224809. унция

      Международная система –

      СИ

      В системе СИ единицей массы является кг , а поскольку вес является силой, единицей веса является Ньютон ( Н ). Уравнение (2) для тела массой 1 кг может быть выражено как:807 м / с 2 )

      = 9.807 (n)

      , где

      9.807 м / с 2 = Стандартная гравитация, близкая к Земле в Системе Si

      В результате :

      • A 9.807 N Сила, действующая на тело с 1 кг Масса, даст организму ускорение 9,807 м / с 2
      • Тело с массой 1 кг Вес 9.807 N

      Британская имперская гравитационная система –

      BG

      Британская гравитационная система (имперская система) единиц измерения используется инженерами в англоязычном мире в том же отношении к системе фут-фунт-секунда так как метр-килограмм-сила-секунда в системе (СИ) имеет отношение к системе метр-килограмм-секунда .Для инженеров, имеющих дело с силами, вместо масс удобно использовать систему, имеющую в качестве базовых единиц длину , время и силу вместо длины , времени и массы .

      Тремя базовыми единицами в имперской системе являются футов, секунд и фунтов силы .

      В системе BG единицей массы является слаг и определяется вторым законом Ньютона (1) . Единица массы, слизняк , получена из фунта-силы путем определения его как массы, которая будет ускоряться с 1 футом в секунду за секунду , когда на него действует 1 фунт-сила :

      1 фунт f = (1 порция) (1 фут/с 2 )

      Другими словами, 1 фунт f (фунт-сила) действует на 1 порция массы даст массу ускорение 1 фут/с 2 .

      Вес (сила) массы может быть рассчитан по уравнению (2) в единицах BG как г (FT / S 2 )

      со стандартной гравитацией – A G = 32.17405 FT / S 2 – Вес (сила) 1 Slug Масса может быть рассчитана как

      F г = (1 слаг) ( 32.17405 FT / S 2 )

      = 32.17405 LB F

      Английская инженерная система –

      EE

      в английской инженерной системе единиц Основные размеры составляет сила, масса, длина, время и температура. Единицы для силы и массы определяются самостоятельно

      • Базовая единица масса составляет

        1 фунт-масса

        0 (LB M )

      • Устройство силы – фунт (LB ) альтернативно фунт-сила (фунт f ).

      В системе EE 1 фунт f силы даст массу 1 фунт м стандартное ускорение 32,17405 фут/с

      1 9,17405 фут/с

      4 9,9.

      Так как система EE работает с этими единицами силы и массы, второй закон Ньютона может быть изменен до

      F = MA / G C (3)

      , где

      г C = пропорциональность константы

      или преобразована на вес (сила)

      F G = MA G / G C (4)

      Константа пропорциональности g c позволяет определить подходящие единицы измерения силы и массы.Мы можем трансформироваться (4) до

      1 фунт F = (1 фунт м ) (32.174 FT / S 2 ) / G C

      или

      9

      г C = (1 фунт м ) (32.174 FT / S 2 ) / (1 фунт F )

      с 1 фунт F дает массу 1 фунтов на м ускорение 32,17405 фут/с 2 и масса 1 снаряд ускорение 1 фут/с 2 , тогда

      6 2

      617405 фунтов м

      Пример – Вес относительно массы

      Масса автомобиля 1644 кг . Вес может быть рассчитан:

      F г = (1644 кг) (9.807 м / с 2 )

      = 16122.7 N

      = 16,1 кн

      – между автомобилем и землей существует сила (вес) 16,1 кН .

      • Сила гравитации 1 кг = 9.81 N = 2.20462 LB F

      весовой преобразователь

      вес

      (кг F )

      (N)

      (LB F )

      кг конвертер в фунты

      Скачайте и распечатайте Конвертер кг в фунты!

      3.5: Масса и вес — Химия LibreTexts

      Рисунок \(\PageIndex{1}\) (Источник: предоставлено НАСА; источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/Файл:151746main_s121e05215-lg.jpeg; Лицензия: Public Domain)

      Как он плавает?

      Одна из многих интересных вещей, связанных с путешествиями в открытом космосе, — это идея невесомости. Если что-то не закреплено, оно будет парить в воздухе. Первые астронавты узнали, что невесомость отрицательно влияет на структуру костей. Если бы не было давления на ноги, эти кости начали бы терять массу. Вес, обеспечиваемый гравитацией, необходим для поддержания здоровых костей. Специально разработанное оборудование теперь является частью каждой космической миссии, поэтому астронавты могут поддерживать хорошую физическую форму.\text{o} \text{C}\) (объем жидкости слабо изменяется при изменении температуры). Килограмм — единственная основная единица СИ, которая содержит приставку. Это связано с тем, что, когда в 1799 году был создан первый физический эталон массы, не существовало методов измерения массы чего-то такого маленького, как грамм. В лаборатории масса измеряется с помощью весов (рисунок ниже), которые должны быть откалиброваны с помощью эталонной массы, чтобы ее измерения были точными.

      Рисунок \(\PageIndex{2}\): Аналитические весы позволяют очень точно измерять массу в лаборатории, обычно в граммах.(Источник: любезно предоставлено Управлением по борьбе с наркотиками США; источник: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Analytical_balance_mettler_ae-260.jpg; лицензия: общественное достояние)

      Другими распространенными единицами массы являются грамм и миллиграмм. Грамм составляет 1/1000 килограмма, что означает, что в \(1 \: \text{кг}\) содержится \(1000 \: \text{g}\). Миллиграмм составляет 1/1000 грамма, поэтому в \(1 \: \text{g}\) содержится \(1000 \: \text{mg}\).

      Массу часто путают с термином вес. Вес — это мера силы, равная гравитационному притяжению объекта.Вес объекта зависит от его местоположения. На Луне сила гравитации составляет примерно одну шестую силы гравитации на Земле. Следовательно, данный объект будет весить в шесть раз больше на Земле, чем на Луне. Поскольку масса зависит только от количества материи, присутствующей в объекте, масса не меняется в зависимости от местоположения. Измерения веса часто производятся с помощью пружинных весов путем считывания расстояния, на которое определенный объект тянет вниз и растягивает пружину.

      Резюме

      • Масса — это мера количества материи, содержащейся в объекте.
      • Вес — это мера силы, равная гравитационному притяжению объекта.
      • Масса не зависит от местоположения, а вес зависит от местоположения.

      Обзор

      1. Определение массы.
      2. Определить вес.
      3. Если я буду весить 180 фунтов на Земле, сколько я буду весить на Луне?

      Какое определение веса в физике? – Рампфестудсон.ком

      Какое определение веса в физике?

      вес, гравитационная сила притяжения на объект, вызванная наличием второго массивного объекта, такого как Земля или Луна.

      Что такое эксплуатационный вес?

      по Земле. Рабочее определение. Вес тела есть величина контактной силы между телом и опорой (измерительной шкалой). (Сила весов на теле и тела на весах равны и противоположны, как показано.)

      Каков вес физического объекта?

      Вес — это мера силы тяжести, притягивающей объект. Это зависит от массы объекта и ускорения свободного падения, которое на Земле составляет 9,8 м/с2. Формула для расчета веса: F = m × 9,8 м/с2, где F — вес объекта в ньютонах (Н), а m — масса объекта в килограммах.

      Каково основное определение веса?

      существительное. мера тяжести предмета; количество чего-либо весит.физика вертикальная сила, испытываемая массой в результате гравитации. Она равна произведению массы тела на ускорение свободного падения.

      Что такое вес в 9 классе физики?

      Вес тела – это сила, с которой оно притягивается к центру Земли. Сила притяжения земли к телу называется массой. Вт=м*г. Единицей веса в системе СИ является ньютон или кг м/с2. Вес 1 кг массы равен 9,8 ньютона.

      Какое определение веса в математике?

      Вес — это мера того, насколько тяжел объект.Вес измеряется в стандартных общепринятых единицах. Масса объекта – это количество вещества, которое он содержит.

      Как определить вес ответов?

      вес. [ ват ] н. Сила, с которой тело притягивается к Земле или другому небесному телу и равна произведению массы тела на ускорение свободного падения. Мера тяжести предмета.

      Что такое вес краткий ответ?

      Вес (обозначается символом w ) является величиной, представляющей силу, действующую на частицу или объект полем ускорения, в частности, гравитационным полем Земли на поверхности.Например, на поверхности Земли килограмм массы весит около 2,2 фунта.

      Что такое вес в 11 классе физики?

      Вес определяется как сила, действующая на объект под действием силы тяжести.

      Что такое единица веса в системе СИ?

      Единицей массы в системе СИ является килограмм (кг). Таким образом, единицей СИ определяемой таким образом величины веса (силы) является ньютон (Н).

      Включает ли вес гравитацию?

      Вес объекта представляет собой силу тяжести, действующую на объект, и может быть определен как произведение массы на ускорение свободного падения, w = mg.Поскольку вес является силой, его единицей в системе СИ является ньютон.

      В чем разница между допуском и максимумом?

       Допуск – это общая величина, на которую размер может изменяться, и представляет собой разницу между верхним (максимальным) и нижним (минимальным) пределами.  Допуски используются для контроля количества отклонений, присущих всем изготовленным деталям. В частности, допуски назначаются сопрягаемым деталям в сборке.

      Вес Определение Физика (w): Это сила поля.Это сила, с которой тело притягивается к центру Земли под действием силы тяжести. Оно имеет величину mg, где m — масса тела, а g — ускорение свободного падения.

      Что такое наука об установлении размеров и допусков?

       Геометрия – это наука об указании и допуске форм и расположений элементов на объектах. Как только форма детали определена с помощью орфографических чертежей, информация о размере добавляется также в виде размеров. Нанесение размеров на чертеже также определяет допуск (или точность), требуемый для каждого размера.

      Вес объекта равен нулю или нулю?

      Масса: Вес: Масса никогда не может быть равна нулю. Вес может быть равен нулю. Как и в космосе, если на объект не действует гравитация, его вес становится равным нулю. Масса является скалярной величиной. Он имеет величину. Вес является векторной величиной. Она имеет величину и направлена ​​к центру Земли или другому гравитационному колодцу. Масса обычно измеряется в килограммах и граммах.

      Различия между массой и весом для детей

      Массу и вес легко спутать. Разница заключается не только в том, что досаждает ученикам, выполняющим домашнюю работу, но и в авангарде науки. Вы можете помочь детям понять это, перебирая единицы измерения и обсуждая гравитацию, откуда берется масса и как масса и вес ведут себя в различных ситуациях.

      Масса и вес

      Важное различие между массой и весом состоит в том, что вес является силой, а масса — нет.Простое определение веса для детей: вес относится к силе гравитации, приложенной к объекту. Простое определение массы для детей: масса отражает количество материи (т. е. электронов, протонов и нейтронов), содержащейся в объекте. Мы можем разместить весы на Луне и взвесить там предмет. Вес будет другим, потому что сила тяжести другая. Но масса будет та же.

      Некоторые массовые примеры для детей могут включать разное количество глины; по мере удаления кусков глины масса объекта уменьшается.Массу можно добавить к другому шарику глины, увеличив его массу.

      В Соединенных Штатах бытовые и коммерческие весы измеряют вес в фунтах, что является мерой силы, в то время как почти во всех других странах мира весы измеряют в метрических единицах, таких как граммы или килограммы (1000 граммов). Даже если вы можете сказать, что что-то «весит» 10 килограммов, на самом деле вы говорите о его массе, а не о весе. В науке вес измеряется в ньютонах, единице силы, но в повседневной жизни это не используется.

      Вес: сила тяжести

      Вес — это сила, с которой сила тяжести действует на объект. Чтобы преобразовать массу в вес, вы используете значение ускорения свободного падения g = 9,81 метра в секунду в квадрате. Чтобы рассчитать вес W в ньютонах, нужно умножить массу m в килограммах на g: W = мг. Чтобы получить массу из веса, вы делите вес на г: m = Вт/г. Метрическая шкала использует это уравнение, чтобы дать вам массу, хотя внутренняя работа шкалы реагирует на силу.

      С детьми полезно поговорить о весе на другой планете, Луне или астероиде. Значение g другое, но принцип тот же. Однако формулы применимы только вблизи поверхности, где гравитационное ускорение не сильно меняется в зависимости от местоположения. Вдали от поверхности нужно использовать формулу Ньютона для гравитационной силы между двумя удаленными объектами. Однако мы не называем эту силу весом.

      Законы движения Ньютона

      Первый закон движения Ньютона гласит, что объекты в состоянии покоя имеют тенденцию оставаться в покое, в то время как объекты в движении имеют тенденцию оставаться в движении.Второй закон Ньютона гласит, что ускорение а тела равно действующей на него силе F, деленной на его массу: а = F/m. Ускорение — это изменение движения, поэтому, чтобы изменить состояние движения объекта, вы прикладываете силу. Инерция или масса объекта сопротивляется изменению.

      Поскольку ускорение является свойством движения, а не материи, вы можете измерить его, не беспокоясь о силе или массе. Предположим, вы прикладываете к объекту известную механическую силу, измеряете его ускорение и на основании этого вычисляете его массу.Это инерционная масса объекта. Затем вы устраиваете ситуацию, в которой единственной силой, действующей на объект, является гравитация, и снова измеряете его ускорение и вычисляете его массу. Это называется гравитационной массой объекта.

      Физики давно задавались вопросом, действительно ли гравитационная и инертная массы идентичны. Идея их идентичности называется принципом эквивалентности и имеет важные следствия для законов физики. В течение сотен лет физики проводили деликатные эксперименты для проверки принципа эквивалентности.По состоянию на 2008 год лучшие эксперименты подтвердили, что это одна часть на 10 триллионов.

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован.