Сила притяжения шаров станет меньше на 10 Н10\ \text{Н}, следовательно, станет равной 70 Н70\ \text{Н}.

Вес тела на горизонтальной поверхности. Сила веса, формулы. Важные формулы для расчета веса тела

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

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.

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.

Вес в физике

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

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

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

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

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

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

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

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.

На прошлых уроках мы с вами разобрали, что такое сила всемирного тяготения и ее частный случай — сила тяжести, которая действует на тела, находящиеся на Земле.

Сила тяжести — сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела. Сила тяжести играет важнейшую роль в нашей жизни, поскольку ее воздействию подвержено все, что нас окружает. Сегодня мы разберем еще одну силу, которая чаще всего связана с силой тяжести. Это сила — вес тела. Тема сегодняшнего урока: «Вес тела. Невесомость»

Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела. Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз. Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз.

После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю. Это значит, что сила тяжести равна по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины (Рис. 2). Последняя равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили. Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела. Данное соотношение не универсально, но в нашем примере — справедливо.

Рис. 2. Вес и сила тяжести ()

Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес — одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес — это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести — это сила, приложенная к телу со стороны Земли.

Рис. 3. Вес и сила тяжести тела на подвесе и на опоре ()

Выясним некоторые особенности веса. Вес — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.

Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V 0). Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.

Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом ()

Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения. Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости. Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело.

Состояние невесомости — не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали — любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя. В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.

Рис. 5. Математическое объяснение веса тела ()

На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:

Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим — модуль силы упругости будет равен:

ma = mg — F упр

F упр = mg — ma,

где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим:

P = F упр = mg — ma = m(g — а)

Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).

Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх ()

Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.

Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.

Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой .

Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.

Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).

Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности. Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.

Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:

Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля ()

Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.

Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с 2 . Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?

Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом (Рис. 8).

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.

Мы разобрали понятие веса тела, выяснили основные свойства этой величины и получили формулы, которые позволяют нам рассчитать вес тела, движущегося с ускорением.

Если тело движется вертикально вниз, при этом модуль его ускорения меньше ускорения свободного падения, то вес тела уменьшается по сравнению со значением веса неподвижного тела.

Если тело движется ускоренно вертикально вверх, то его вес возрастает и при этом тело испытывает перегруз.

Список литературы

1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) — М.: Мнемозина, 2012.
2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. — М.: Мнемозина, 2014.
3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика — 9, Москва, Просвещение, 1990.

Домашнее задание

1. Дать определение весу тела.
2. В чем различие между весом тела и силой тяжести?
3. Когда возникает состояние невесомости?

1. Интернет-портал Physics.kgsu.ru ().
2. Интернет-портал Festival.1september.ru ().
3. Интернет-портал Terver.ru ().

Определение 1

Вес представляет силу влияния тела на опору (подвес, или иную разновидность крепления), препятствующую падению, и возникающую в поле действия сил тяжести. Единицей измерения веса в СИ принят ньютон.

Понятие веса тела

Понятие «вес» как таковое в физике не считается необходимым. Так, больше говорится о массе или о силе тела. Более содержательной величиной считается сила воздействия на опору, знание которой может помочь, например, при оценке способности конструкции удержать исследуемое тело в заданных условиях.

Вес возможно измерить с помощью пружинных весов, служащих также для косвенного измерения массы при их соответствующем градуировании. В то же время, рычажные весы в этом не нуждаются, поскольку в такой ситуации сравнению подлежат массы, на которые воздействует равное ускорение свободного падения либо сумма ускорений в неинерциальных системах отсчета.

При взвешивании за счет технических пружинных весов, вариации ускорения свободного падения обычно не учитываются, поскольку из влияние зачастую оказывается меньше того, что требуется на практике в отношении точности взвешивания. В некоторой степени, на результатах измерений может отражаться сила Архимеда, при условии взвешивания на рычажных весах тел различной плотности и их сравнительных показателей.

Вес и масса в физике представляют различные понятия. Так, вес считается векторной величиной, с которой тело будет непосредственно воздействовать на горизонтальную опору либо вертикальный подвес. Масса в то же время представляет скалярную величину, меру инертности тела (инертную массу) или заряд гравитационного поля (гравитационную массу). У таких величин будут отличаться и единицы измерения (в СИ масса обозначена в килограммах, а вес- в ньютонах).

Возможны также ситуации с нулевым весом и также ненулевой массой (когда речь идет об одном и том же теле, к примеру, при невесомости вес каждого тела будет равным нулевому значению, а вот масса у всех окажется разной).

Важные формулы для расчета веса тела

Вес тела ($P$), которое покоится в инерциальной системе отсчёта, равнозначен силе тяжести, воздействующей на него, и пропорционален массе $m$, а также ускорению свободного падения $g$ в данной точке.

Замечание 1

Ускорение свободного падения будет зависимым от высоты над земной поверхностью, а также от географических координат точки измерения.

Результатом суточного вращения Земли является широтное уменьшение веса. Так, на экваторе вес окажется меньшим, в сравнении с полюсами.

Другим фактором, влияющим на значение $g$, можно считать гравитационные аномалии, которые обусловлены особенностями строения земной поверхности. При местонахождении тела вблизи другой планеты (не Земли), ускорение свободного падения зачастую определяется за счет массы и размеров этой планеты.

Состояние отсутствия веса (невесомости) наступит в условиях отдаленности тела от притягивающего объекта или его пребывании в свободном падении, то есть в ситуации, когда

${g – w} = 0$.

Тело массой $m$, чей вес анализируется, может оказаться субъектом приложения определенных дополнительных сил, косвенно обусловленных фактом присутствия гравитационного поля, в частности, силы Архимеда и силы трения.

Отличие силы веса тела от силы тяжести

Замечание 2

Сила тяжести и вес представляют собой два различных понятия, участвующих непосредственно в теории гравитационного поля физики. Эти два совершенно разных понятия зачастую истолковывают неверно, используя их в неверном контексте.

Такая ситуация усугубляется еще и тем, что в стандартном понимании понятия массы (имеется в виду свойство материи) и веса также будут восприниматься как тождественные. Именно по этой причине правильное понимание тяжести и веса считается очень важным для научной среды.

Зачастую эти две практически аналогичные концепции применяются в формате взаимозаменяемых. Сила, которая направляется на объект со стороны Земли или другой планеты в нашей Вселенной (в более широком понимании — любого астрономического тела) будет представлять силу тяжести:

Сила, с которой тело оказывает непосредственное воздействие на опору или вертикальный подвес и будет считаться весом тела, обозначаемым как $W$ и представляющим собой векторно направленную величину.

Атомы (молекулы) тела будут отталкиваться от частиц основания. Следствием такого процесса становится:

• осуществление частичной деформации не только опоры, но и также объекта;
• возникновение сил упругости;
• изменение в определенных ситуациях (в незначительной степени) формы тела и опоры, что будет происходить на макроуровне;
• возникновение силы реакции опоры при параллельном на поверхности тела возникновении силы упругости, что становится ответной реакцией на опору (это и будет представлять вес).

Вес тела. Единицы силы

Муниципальное казённое образовательное учреждение

Москаленского муниципального района

Омской области.

«Гимназия им. Горького А.М.»

Методическая разработка

урока физики в 7 классе:

« Вес тела. Единицы силы.

Связь между силой тяжести

и массой тела».

Разработала:

учитель физики

МКОУ «Гимназия им.Горького А.М.»

Малкова Марина Борисовна

Пояснительная записка.

Активная форма обучения с использованием дидактических игр и презентации к уроку делает его запоминающимся и непохожим на обычные занятия. Наглядность в обучении способствует тому, что у школьников благодаря восприятию предметов и процессов окружающего мира формируются представления, правильно отображающие объективную действительность, и вместе с тем воспринимаемые явления анализируются и обобщаются в связи с учебными задачами. Чисто логическое мышление само по себе не может дать никаких знаний о мире фактов: все познание реального мира исходит из опыта и завершается им. Полученные чисто логическим путем положения ничего не говорят о действительности. Достоинство урока: активное участие самих ребят в освоении нового материала; многократное повторение решаемых проблем; соответствие выполняемых заданий; отражение каждого этапа урока в наглядном эквиваленте — слайдах презентации.

.

Тема: «Вес тела. Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела».

Цель: Уяснить понятие «Вес тела», получить первые представления о нем. Определить единицы силы – ньютон. Познакомить с формулой, определяющей связь между силой тяжести и массой тела.

Оборудование:

• Дидактические карточки

• Штатив

• Груз, подвешенный на нити

• Металлическая линейка

• Два бруска

• Тело произвольных размеров

Урок начинается с вступительного слова учителя: Жизнь очень интересна и многогранна. Кажется, что все уже знаешь, но перелистывая новую страницу жизни, убеждаешься в том, что многое ещё впереди…

На предыдущих уроках мы говорили о том, что всё в мире взаимодействует и мерой этого взаимодействия является сила. Мы уже познакомились с двумя видами сил.

(Слайд презентации)

Для того, чтобы переступить ещё одну ступень познания, я предлагаю вам выполнить задание: у каждого из вас имеется лист с вопросами. Вам необходимо ответить на каждый из вопросов и взять из ответа определенную букву, вписав её в окошко трафарета.

1.Тело, со стороны которого действует сила тяжести

(взять из ответа 1 букву)

Ответ:

2. Один из видов деформации (взять из ответа 7 букву)

Ответ:

3. Единица измерения массы тела в системе «С.И.»

(взять из ответа 8 букву)

Ответ:

4. Мера взаимодействия тел (взять из ответа 3 букву)

Ответ:

5. Изменение формы и размеров тел

(взять из ответа 10 букву)

Ответ:

2. вариант

1.Тело, со стороны которого действует сила тяжести

(взять из ответа 1 букву)

Ответ:

2. Мера взаимодействия тел (взять из ответа 4 букву)

Ответ:

3. Единица измерения массы тела в системе «С.И.»

(взять из ответа 1 букву)

Ответ:

4. Изменение формы и размеров тел

(взять из ответа 4 букву)

Ответ:

5. . Один из видов деформации

(взять из ответа 8 букву)

Ответ:

Результаты работы учащихся отражаются на очередном слайде презентации к уроку.

Целью следующего этапа урока является отработка вопросов, связанных с исправлением ошибок на рисунках, изображенных на слайдах презентации. Так же необходимо объяснить правильность высказанного мнения.

• Точка приложения силы тяжести, её направление

• Точка приложения силы упругости, её направление

• Правильность написания формулы закона Гука

• Сравнение модуля силы тяжести, действующей на тела разной массы.

1. 2.

F_тяж. F_упр.

3кг

1кг

F_тяж1 > F_тяж2

На слайде отражается правильность ответов учащихся.

Следующий этап урока начинается с привлечения внимания учащихся на тело, подвешенное на нити. Учащимся предлагается объяснить, что происходит с данной системой тел и предугадать, что произойдет с телом, если нить пережечь или обрезать. (На опыте подтверждается ответ и объясняется полученный результат). Затем на линейку, опирающуюся на два бруска, ставится гиря. Линейка прогибается – деформируется, но гиря не падает под действием силы тяжести. Почему? На основе совместных рассуждений приходят к выводу: так как действие тел друг на друга носит взаимный характер, то есть, всё вокруг взаимодействует, значит, не только деформируется линейка, но и гиря. Как линейка действует на тело с силой, которую назвали силой упругости, так и тело действует на линейку с силой, которую назвали весом тела.

Далее записывается тема урока на доске и в тетрадях учащихся, а также изображается на очередном слайде. Дается буквенное обозначение, единицы измерения в системе «С.И.» , графическое изображение, определение веса тела, как физической величины.

Всё это дети воспроизводят в тетради, и показывается на очередных слайдах презентации.

Проводится разграничение понятий «вес тела» и «сила тяжести» : сила тяжести приложена к телу, а вес – к опоре или подвесу (изображается на доске и на слайде).

Возвращаясь к отработке пройденного материала по вопросу сравнения модуля силы тяжести, действующей на тела разной массы, из пропорциональности массы и силы тяжести, действующей на него, предлагают формулу для расчета силы тяжести, указывая на постоянство коэффициента пропорциональности между ними:

F=m_*g, где g= 9,8 Н/кг для всех тел, находящихся на планете «Земля».

Акцентируя внимание на том, что если тело находится на покоящейся относительно земли горизонтальной опоре или укреплено на неподвижном подвесе, вес тела определяют по аналогичной формуле:

Р= m_*g

Следующий этап урока подразумевает отработку формул, связывающих основные понятия данного урока: сила тяжести, вес тела, масса тела.

На слайде изображены краткие условия задач, которые необходимо решить устно и числовой результат каждой задачи должен соответствовать порядковому номеру буквы в алфавите, который предоставляется заранее на каждую парту.

1. F_тяж -? 2. Р -? 3. m -?

m= 2,1кг m=1,4 кг Р=150Н

g= 10 Н/кг g= 10 Н/кг g= 10Н/кг

4. m -? 5. F_тяж -? 6. . Р -?

F_тяж =100Н m= 0,0024т m= 100г

g= 10 Н/кг g= 10 Н/кг g= 10 Н/кг

Результаты работы: на слайде презентации.

Для закрепления основных понятий, полученных на уроке, на каждую парту раздаётся комплект игры «ПАЗЛ», состоящий из двух карточек, на одной из которых вопросы, а на другой, разрезанной на несколько частей, ответы. Ученики должны составить определенную картинку, накладывая разрезанные части ответов на соответствующие вопросы.

Неразрезанная карточка:

Разрезанная карточка:

F = — к_*ΔХ

Сила упругости

m

Деформация

Сила

Вес тела

Результаты работы учащихся отражаются на очередном слайде презентации к уроку.

После выполнения задания урок заканчивается вопросом, обращенным к учащимся: что мы узнали нового? Какую определенную ступень в освоении жизни преодолели?

На последнем этапе урока задаётся домашнее задание и даётся комментарий к его выполнению: §26,27; упр. 9(1,2,4) стр61

что из себя представляет, в чём измеряется, формула и расчёт

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.

Вес в физике

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

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

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

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

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

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

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

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/с²].

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/с²].

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/с², а на полюсах 9,780 м/с². 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/с². 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 м³. 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/с². 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.

Как решать 2 задание ЕГЭ по физике, примеры решения (Ростов-на-Дону)

Из последних КИМов ЕГЭ по физике следует, что задание 2 относится к разделу «Динамика» и может содержать расчетные задачи по следующим темам: «Законы Ньютона, закон всемирного тяготения, закон Гука, сила трения».

Основные формулы, которые необходимо знать для успешного решения задания 2.

При решении задач из раздела «Динамика» желательно придерживаться следующего алгоритма решения:

1. Сделать рисунок, на котором указать вектора всех сил, действующих на тело.

2. Если тело двигается с ускорением, указать направление этого ускорения. Если тело покоится или двигается равномерно, его ускорение a=0.

3. Составить уравнение движения (второй закон Ньютона) для рассматриваемого тела в его векторном виде.

3. Выбрать систему координат и спроецировать полученное уравнение на выбранные оси координат.

4. Расшифровать неизвестные величины, вошедшие в уравнение движения.

5. Решить полученную систему уравнений.

Задание 2 – это расчётные задачи базового уровня сложности, и для решения некоторых из них этот алгоритм будет чересчур подробным и перегруженным, так как их можно решить и без вспомогательного рисунка или даже без записи второго закона Ньютона. Это касается, например, заданий, в которых на тело действует только одна сила. Но привычка решать задания по приведенному выше алгоритму поможет ученикам успешно справиться с расчетными задачами по разделу «Динамика» повышенного и высокого уровней сложности – такие задания могут стоять в ЕГЭ под номерами 25 и 29.

Ответом на задание 2 является число, именно его нужно вписать в бланк ответов 1, не указывая единицы измерения.

Примеры решения

1. (ЕГЭ-2019)

Пружина жёсткостью 2*10⁴ Н/м одним концом закреплена в штативе. На какую величину она растянется под действием силы 400 Н?

Ответ: ___________________________ см.

Решение:

Сделаем чертёж

Пружина под действием силы F привели в растянутое состояние. Кроме растягивающей силы F и силы упругости , стремящейся вернуть пружину в нерастянутое состояние, больше никакие силы на нее не действуют.

Запишем проекции сил на вертикальную ось Oy

F=F_упр

По закону Гука, сила упругости F_упр = k *Δx, следовательно,

k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.

Выразим величину растяжения пружины

Ответ: 2

2. (ЕГЭ – 2020. Вариант 1 досрочного ЕГЭ)

Тело движется по горизонтальной плоскости. Нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость равна 40 Н, сила трения равна 10 Н. Определите коэффициент трения скольжения.

Ответ: _______ .

Решение:

Силу трения можно найти по формуле

F_тр= µN,

где N – сила реакции опоры, или по-другому нормальная составляющая силы воздействия тела на плоскость.

Ответ: 0,25.

2. (ЕГЭ – 2020. Демонстрационный вариант)

Два одинаковых маленьких шарика массой m каждый, расстояние между центрами которых равно r, притягиваются друг к другу с силами, равными по модулю 0,2 пН. Каков модуль сил гравитационного притяжения двух других шариков, если масса каждого из них равна 2m, а расстояние между их центрами равно 2r?

Ответ: _______ пН.

Решение:

По закону Всемирного тяготения шары массами m₁и m₂, находящиеся друг от друга на расстоянии r, притягиваются друг к другу с силой

.

В первом случае

Во втором случае

Ответ: 0,2

2. (ЕГЭ – 2019. Демонстрационный вариант)

По горизонтальному полу по прямой равномерно тянут ящик, приложив к нему горизонтальную силу 35 Н. Коэффициент трения скольжения между полом и ящиком равен 0,25. Чему равна масса ящика?

Ответ _______ кг.

Решение:

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

По второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, действующих на тело, будет равна нулю, так как по условию задачи тело движется равномерно, то есть ускорение тела a=0.

Запишем это в проекциях на оси Ox и Oy

Ox: F_тр – F = 0,

Oy: N — m g=0.

Откуда N = mg, следовательно,

F_тр = µ N = µ mg.

Масса тела

Ответ: 14

2. (ЕГЭ – 2018)

К пружине подвесили груз массой 150 г, вследствие чего пружина удлинилась на 1 см. Чему будет равно удлинение этой пружины, если к ней подвесить груз 450 г?

Ответ: __________ см.

Решение:

Переведём единицы измерения физических величин в систему СИ

m₁ = 150 г = 0,15 кг, m₂ = 450 г = 0,45 кг, Δx=1 см = 0,01 м.

Сделаем чертёж, на котором обозначим все силы, действующие на тело.

На тело действует сила тяжести (F_т = mg), направленная вертикально вниз, и сила упругости со стороны пружины (F_упр = k Δx), направленная вертикально вверх.

В проекции на вертикальную ось Oy.

F_т =F_упр

mg = kΔx (1)

k — коэффициент жёсткости пружины, Δx – её удлинение.

Найдём, чему равен коэффициент жёсткости пружины

Выразим из выражения (1) удлинение пружины во втором случае

Ответ: 3

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ ТОВАРЫ

Уравнение веса

Вес — это сила генерируется гравитационным притяжением Земли к любому объекту.Вес принципиально отличается от аэродинамических сил, поднимать и тащить. Аэродинамические силы , механические силы , и объект должен быть в физическом контакте с воздухом, который создает силу. В гравитационная сила — это полевая сила ; источник силы делает не обязательно находиться в физическом контакте с объектом.

Природа гравитационной силы была изучена ученых в течение многих лет и до сих пор исследуется физики-теоретики.Для объекта размером с летающий самолет около Земли, описания, данные триста лет назад сэром Исаак Ньютон неплохо работал. Ньютон опубликовал свою теорию гравитации с его законами движения в 1686. Сила тяжести F между двумя частицами равна универсальная постоянная G , умноженная на массу частиц м1 и м2 , деленное на квадрат расстояния между частицами d .2

Если на одну частицу действует много частиц, вы должны сложить вклад всех отдельных частиц. Для объектов около Земли, сумма масс всех частиц равна просто масса Земли и расстояние затем измеряется от центр земли. На поверхности земли расстояние составляет около 4000 миль. Ученые объединили универсальные гравитационная постоянная, масса Земли и квадрат радиус Земли для формирования ускорения свободного падения, g .2

Вес Вт , или гравитационная сила, тогда просто масса объекта, умноженная на ускорение свободного падения.

W = м * г

Поскольку гравитационная постоянная (g) зависит от квадрата расстояние от центра Земли, вес объекта уменьшается с высотой.

Давай сделаем тестовая задача, чтобы увидеть, насколько изменится вес самолета с высотой.Если самолет лететь на высоте 35000 футов (около 7 миль) до центра Земля составляет около 4007 миль. Мы можем вычислить соотношение гравитационная постоянная к значению на поверхности Земля как квадрат (4000/4007), который равен .9983 * .9983 = .9965. Если самолет весит 10000 фунтов на поверхности Земля, она весит 9965 фунтов на высоте 35000 футов; он потерял 35 фунтов, очень маленькая сумма по сравнению с 10000 фунтов.

Давайте сделаем еще одну задачу и вычислим вес космический челнок на низкой околоземной орбите.На земле орбитальный аппарат весит около 250 000 фунтов. На орбите шаттл находится примерно на 200 миль выше поверхность земли. Как и прежде, отношение гравитационных постоянных равно квадрат (4000/4200), который равен 0,9523 * 0,9523 = 0,907. На орбите шаттл весит 250 000 * 0,907 = 226 757 фунтов. Примечание: вес не нуль. Шаттл не находится в невесомости на орбите . «Невесомость» — это вызвано скоростью шаттла на орбите. Шаттл тянулось к земле из-за силы тяжести.Но высокая орбитальная скорость, по касательной к поверхности земли, вызывает падение к поверхности точно соответствовать кривизне земли вдали от шаттла. По сути, шаттл постоянно падает по всей земле.

Вы можете просмотреть короткий фильм из «Орвилла и Уилбура Райтов» обсуждают силу веса и как это повлияло на полет их самолета. Файл фильма может можно сохранить на свой компьютер и просмотреть как подкаст в проигрывателе подкастов.

• Вес самолета:
• Сил на модели ракеты:

Навигация ..

Руководство для начинающих Домашняя страница

02.Сила и вес

Теперь попытайтесь объяснить, чем сила на одном конце резинки отличается от силы на другом конце. Как это возможно? Мяч для пинг-понга испытывает силу в другом направлении, но с той же силой.2} $

Где:

F = сила, Ньютоны

G = универсальная гравитационная постоянная

M ₁ = масса 1, килограммы

M ₂ = масса 2, килограммы

r = разделяющий радиус массы M ₁ и M ₂ , метры

Сила F в приведенном выше уравнении одинакова для обеих масс, независимо от того, насколько они различны. Массы испытывают силу в противоположном направлении, но величина силы такая же.

Но, что очень важно, ускорение мяча для пинг-понга (если ему разрешено двигаться) намного больше, чем ускорение грузовика Mack. Это связано с тем, что ускорение зависит от массы:

$ \ displaystyle a = \ frac {F} {M} $

Это означает, что для данной силы более массивный объект M ₁ испытывает меньшее ускорение, чем менее массивный объект М ₂ . Для данной силы ускорение объекта обратно пропорционально его массе.

Вот мысленный эксперимент: представьте десятикилограммовый объект M ₁ и один килограммовый объект M ₂ , сидящие на идеально гладком льду, соединенные резинкой. Резинка прилагает силу в один Ньютон. Если массы освобождены от ограничений, менее массивный объект M ₂ будет двигаться к более массивному объекту M ₁ со скоростью , в десять раз превышающей скорость своего партнера.

Далее представьте, что вы закрепляете груз M ₁ в позиции A на гладком льду, а M ₂ — в позиции B.Вы должны заранее провести на льду линию, где они встретятся, когда их выпустят. Не читайте дальше — подумайте об этом.

Линия должна быть проведена на расстоянии одной десятой расстояния между M ₁ и M ₂ , ближайшим к M ₁ (более массивному объекту). Когда массы высвобождаются и предполагается, что многие вещи, которые обычно не соответствуют действительности в реальном эксперименте, например, отсутствие трения и идеальная резиновая лента, две массы столкнутся в месте на 1/10 исходного расстояния, но ближайшем к нему. к массе M ₁ .

В реальном мире, одна из планет вместо масс на гладком льду, две вращающиеся планеты, независимо от их относительных масс, на самом деле вращаются вокруг точки, определяемой разницей между их массами. Например, если бы Солнечная система состояла только из Солнца и Юпитера, центром их вращения был бы не центр Солнца, как обычно думают, а место около поверхности Солнца, место, определяемое разницей между их массами. .

Самая важная разница между силой и ускорением заключается в том, что для ускорения требуется движение, а для этого нужно время.Если немного углубиться, чтобы полностью понять, чем отличаются сила и ускорение, вам нужно изучить Calculus, способ вычисления движения и динамических изменений. Есть ряд веских причин изучать математический анализ, и это лишь одна из них. (Обязательная ссылка на учебник по исчислению.)

Надеюсь, это поможет.

Зависимость массы от массы

Масса и Масса — это два термина, которые часто неправильно используют и неправильно понимают в механике и механике жидкости.

Фундаментальная связь между массой и весом определяется вторым законом Ньютона.Второй закон Ньютона может быть выражен как

F = ma (1)

где

F = сила (Н, фунт _f )

м = масса (кг , снаряды )

a = ускорение (м / с ² , фут / с ² )

Масса

Масса является мерой количества материала в объекте, которое напрямую связано с количеством и типом атомов, присутствующих в объекте.Масса не изменяется с положением тела, движением или изменением его формы, если только не добавляется или не удаляется материал.

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

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

• масса электрона 9,1095 10 ^-31 кг
• масса протона 1.67265 10 ^-27 кг
• масса нейтрона 1,67495 10 ^-27 кг

Вес

Вес — это сила тяжести , действующая на массу тела. Общее выражение Второго закона Ньютона (1) можно преобразовать, чтобы выразить вес как силу, заменив ускорение — a — на ускорение свободного падения — g — как

F _g = ма _г (2)

где

F _г = сила тяжести — или вес (Н, фунт _f )

м = масса (кг , пули (фунты _м ))

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

Пример — Вес тела на Земле относительно Луны

Ускорение свободного падения на Луне составляет приблизительно 1/6 об ускорении свободного падения на Земле. Вес тела 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_ Луна} = (1 кг) ( (9,81 м / с ² ) / 6)

= 1,64 Н

Обработка массы и веса зависит от системы используемых единиц. Наиболее распространенные системы единиц:

• Международная система — SI
• Британская гравитационная система — BG
• Английская инженерная система — EE

Один ньютон равен

• ≈ вес единицы на сто грамм — 101.972 гс (г _F ) или 0,101972 кгс (кг _F или килопонд — kp (pondus — это латинское обозначение веса))
• ≈ на полпути между одной пятой и одной четвертой фунта — 0,224809 фунта или 3,59694 унция

Международная система —

То же самое можно сказать и о небесных телах, таких как Луна. Нельзя сказать, сколько весит луна . Можно сказать, какова сила тяжести , которую Земля имеет на Луне (и так далее для Земли по отношению к Солнцу и Марса по отношению к Солнцу).