Как найти силу веса груза - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Загрузить PDF

Вес — сила, с которой тело действует на опору (или другой вид крепления), возникающая в поле силы тяжести. Масса связана с энергией и импульсом тела и эквивалентна энергии его покоя. Масса не зависит от силы тяжести (точнее от ускорения свободного падения). Поэтому тело, на Земле имеющее массу 20 кг, на Луне будет иметь массу 20 кг, но совсем другой вес (потому что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле).

1

Для вычисления веса используйте формулу . Вес — это сила, с которой тело действует на опору, и его можно рассчитать, зная массу тела. В физике используется формула .^[1]
2

Определите массу тела. Так как ускорение свободного падения — это стандартная величина, то необходимо знать массу тела, чтобы найти его вес. Масса должна быть выражена в килограммах.
3
Узнайте величину ускорения свободного падения. На Земле, как уже было сказано выше, g = 9,8 м/с². В других местах Вселенной эта величина меняется.^[3]
- Ускорение свободного падения на поверхности Луны приблизительно равно 1,622 м/с² (примерно в 6 раз меньше, чем на поверхности Земли). Поэтому ваш вес на Луне будет в 6 раз меньше вашего земного веса.^[4]
- Ускорение свободного падения на Солнце приблизительно равно 274,0 м/с² (примерно в 28 раз больше, чем на Земле). Поэтому ваш вес на Солнце будет в 28 раз больше вашего земного веса (если, конечно, вы выживете на Солнце, что еще не факт!).^[5]
4

Подставьте значения в формулу . Теперь, когда вы знаете массу и ускорение свободного падения , подставьте их значения в формулу . Так вы найдете вес тела (измеряется в ньютонах, Н).

Реклама

1

Задача № 1. Найдите вес тела массой 100 кг на поверхности Земли.
2

Задача № 2. Найдите вес тела массой 40 кг на поверхности Луны.
3

Задача № 3. Найдите массу тела, которое на поверхности Земли весит 549 Н.

Реклама

1
Не путайте массу и вес. Самая распространенная ошибка — перепутать вес и массу (что немудрено, ведь в повседневной жизни мы обычно называем массу весом). Но в физике все не так. Запомните, масса — это постоянное свойство объекта, то, сколько в нем вещества (килограммов), где бы он ни находился. Вес — это сила, с которой объект всеми своими килограммами давит на поверхность, и эта сила на разных небесных телах будет различной.
- Масса измеряется в килограммах или граммах. Запомните, что в этих словах, как и в слове «масса», есть буква «м».
2

Используйте правильные единицы измерения. В задачах по физике вес или силу измеряют в ньютонах (Н), ускорение свободного падения — в метрах на секунду в квадрате (м/с²), а массу — в килограммах (кг). Если для какой-либо из этих величин вы возьмете не ту единицу измерения, воспользоваться формулой будет нельзя. Если масса в условиях задачи указана в граммах или тоннах, не забудьте перевести ее в килограммы.

Реклама

Приложение: вес, выраженный в кгс

Ньютон — это единица измерения силы в международной системе единиц СИ. Нередко сила выражается в килограмм-силах, или кгс (в системе единиц МКГСС). Эта единица очень удобна для сравнения весов на Земле и в космосе.
1 кгс = 9,8166 Н.
Разделите вес, выраженный в ньютонах, на 9,80665.
Вес космонавта, который «весит» 101 кг (то есть его масса равна 101 кг), составляет 101,3 кгс на Северном полюсе и 16,5 кгс на Луне.
Международная система единиц СИ — система единиц физических величин, которая является наиболее широко используемой системой единиц в мире.

Советы

Самая трудная задача — уяснить разницу между весом и массой, так как в повседневной жизни слова «вес» и «масса» используются как синонимы. Вес — это сила, измеряемая в ньютонах или килограмм-силах, а не в килограммах. Если вы обсуждаете ваш «вес» с врачом, то вы обсуждаете вашу массу.
Ускорение свободного падения также может быть выражено в Н/кг. 1 Н/кг = 1 м/с².
Плечевые весы измеряют массу (в кг), в то время как весы, работа которых основана на сжатии или расширении пружины, измеряют вес (в кгс).
Вес космонавта, который «весит» 101 кг (то есть его масса равна 101 кг), составляет 101,3 кгс на Северном полюсе и 16,5 кгс на Луне. На нейтронной звезде он будет весить еще больше, но он, вероятно, этого не заметит.
Единица измерения «Ньютон» применяется намного чаще (чем удобная «кгс»), так как можно найти множество других величин, если сила измеряется в ньютонах.

Предупреждения

Выражение «атомный вес» не имеет ничего общего с весом атома, это масса. В современной науке оно заменено на выражение «атомная масса».

Об этой статье

Эту страницу просматривали 113 598 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Определение

Вес тела — сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес.

Вес тела имеет электромагнитную природу (не путать с силой тяжести – она возникает между двумя телами и имеет гравитационную природу!). Обозначается P. Измеряется динамометром. Единица измерения — Н (Ньютон).

Вес имеет направление, противоположное силе реакции опоры или силе натяжения нити. Точкой приложения веса является точка опоры или подвеса: P↑↓N или P↑↓T.

Согласно III закону Ньютона модуль веса тела определяется одной из следующих формул:

P = T; P = N; P = F_упр.

Если тело и опора или подвес неподвижны, то модули силы реакции опоры, силы натяжения подвеса, а также силы упругости равны модулю силы тяжести. Поэтому в неподвижной системе модуль веса неподвижного тела тоже равен модулю силы тяжести:

P₀ = F_тяж = mg

Если тело находится в состоянии невесомости, его вес равен нулю: P = 0. Это значит, что это тело не оказывает никакого действия ни на подвес, ни на опору.

Пример №1. Гиря массой 1 пуд стоит на полу. Определить вес гири.

Так как гиря покоится, ее вес будет равен модулю силы тяжести. 1 пуд = 16,38 кг. Следовательно:

P = mg = 16,38∙10 = 163,8 (Н)

Перегрузка

Перегрузка — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к стандартному ускорению свободного падения на поверхности.

Перегрузка определяется отношением:

Перегрузка возникает, когда система, в которой находится тело, движется с ускорением.

Вес тела в движущейся равноускоренно системе

Вес тела в движущейся системе может быть больше или меньше веса того же тела в системе, которая находится в состоянии покоя:

Если система движется равноускоренно в направлении ускорения свободного падения, вес тела меньше веса тела в неподвижной системе: при a↑↑g — P < P₀.
Если система движется равноускоренно в направлении, противоположном ускорению свободного падения, вес тела больше веса тела в неподвижной системе: при a↑↓g — P > P₀.
Если система движется с равномерной скоростью (ускорение равно нулю) в любом направлении по отношению к ускорению свободного падения, вес тела равен весу тела в неподвижной системе: при a = 0 — P = P₀.

Применение законов Ньютона для определения веса тела

Опора или подвес неподвижны
	Второй закон Ньютона в векторной форме: N + mg = ma или T + mg = ma Проекция на ось ОУ: N – mg = 0 или T — mg = 0
Ускорение опоры направлено вверх
	Второй закон Ньютона в векторной форме: N + mg = ma Проекция на ось ОУ: N – mg = ma Вес тела: P = N = ma + mg = m(a + g)
Ускорение опоры направлено вниз
	Второй закон Ньютона в векторной форме: N + mg = ma Проекция на ось ОУ: mg – N = ma Вес тела: P = N = mg – ma = m(g – a)
Вершина выпуклого моста
	Второй закон Ньютона в векторной форме: N + mg = ma_ц.с. Проекция на ось ОУ: mg – N = m a_ц.с. Вес тела: P = N = mg – m a_ц.с. = m(g – a_ц.с.)
Нижняя точка вогнутого моста
	Второй закон Ньютона в векторной форме: N + mg = ma_ц.с. Проекция на ось ОУ: N – mg = ma_ц.с. Вес тела: P = N = ma_ц.с. + mg = m(a_ц.с. + g)
Полный оборот на подвесе
	Второй закон Ньютона в векторной форме: T + mg = ma Проекция на ось ОУ в точке А: T + mg = ma_ц.с. Вес тела в точке А: P = T = ma_ц.с. – mg = m (a_ц.с.– g) Проекция на ось ОУ в точке В: T – mg = ma_ц.с. Вес тела в точке В: P = T = ma_ц.с. + mg = m (a_ц.с.+ g) *Важно!* Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности.

Пример №2. Автомобиль массой 1000 кг едет по выпуклому мосту с радиусом кривизны 40 м. Какую скорость должен иметь автомобиль в верхней точке моста, чтобы пассажиры в этой точке почувствовали невесомость?

Вес тела в верхней точке выпуклого моста равен:

P = m(g – a_ц.с.)

Чтобы пассажиры почувствовали состояние невесомости, вес тела должен быть равен 0:

m(g – a_ц.с.) = 0

Масса не может быть нулевой, поэтому:

g – a_ц.с.= 0

g = a_ц.с

Значит, пассажиры в верхней точке моста почувствуют невесомость, если центростремительное ускорение будет равно ускорению свободного падения. Центростремительное ускорение определяется формулой:

Отсюда скорость автомобиля в верхней точке моста должна быть равна:

Задание EF18133

Четыре одинаковых кирпича массой m каждый сложены в стопку (см. рисунок). Если убрать два верхних кирпича, то модуль силы N, действующей со стороны горизонтальной опоры на первый кирпич, уменьшится на…

Алгоритм решения

1.Вычислить силу, с которой оставшиеся кирпичи давят на опору.

2.Применить третий закон Ньютона.

3.Определить силу, с которой действует горизонтальная опора на первый кирпич.

Решение

Так как кирпичи покоятся, вес каждого равен:

P = mg

Вес двух кирпичей равен:

2P = 2mg

Опора действует на первый кирпич с такой же силой, с какой на него действует два кирпича, оставшихся после того, как два верхних кирпича убрали.

Следовательно:

N = 2P = 2mg

Ответ: б

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF17624

Подъёмный кран поднимает груз с постоянным ускорением. На груз со стороны каната действует сила, равная по величине 8⋅10³H. На канат со стороны груза действует сила, которая:

а) 8∙10³ Н

б) меньше 8∙10³ Н

в) больше 8∙10³ Н

г) равна силе тяжести, действующей на груз

Алгоритм решения

1.Сформулировать третий закон Ньютона.

2.Применить закон Ньютона к канату и грузу.

3.На основании закона сделать вывод и определить силу, которая действует на канат со стороны груза.

Решение

Третий закон Ньютона формулируется так:

«Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны».

Математически он записывается так:

F_A = –F_B

Если на груз со стороны каната действует некоторая сила, то и груз действует на канат с этой силой, которая называется весом этого груза, или силой натяжения нити. Следовательно, груз действует на канат с силой 8∙10³ Н.

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Задание EF22586

Мальчик медленно поднимает гирю, действуя на неё с силой 100 Н. Гиря действует на руку мальчика с силой:

а) больше 100 Н, направленной вниз

б) меньше 100 Н, направленной вверх

в) 100 Н, направленной вниз

г) 100 Н, направленной вверх

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные.

2.Сделать чертеж, иллюстрирующий ситуацию.

3.Записать второй закон Ньютона в векторной форме.

4.Записать второй закон Ньютона в виде проекций.

5.Вычислить силу, с которой гиря действует на руку мальчика.

Решение

Запишем исходные данные: мальчик поднимает гирю вверх с силой F = 100 Н.

Сделаем рисунок. В данном случае рука мальчика выступает в роли подвеса. Так как мальчик поднимает гирю медленно, можно считать, что он поднимает ее равномерно (равнодействующая всех сил равна нулю). Выберем систему координат, направление оси которой совпадает с направлением движения руки и гири.

На руку (подвес) действуют только две силы. Поэтому второй закон Ньютона выглядит следующим образом:

P + T = 0

Запишем этот же закон в проекции на ось ОУ:

–P + T = 0

Отсюда:

P = T

Следовательно, на руку мальчика действует вес гири, который по модулю равен силе, с которой мальчик действует на эту гирю.

Внимание! Существует второй способ решения задачи через третий закон Ньютона. Согласно ему, тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю, но противоположными по направлению.

Ответ: в

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор

Алиса Никитина | Просмотров: 6.5k

Источник

Сила веса

Содержание:

Что такое сила веса
История понятия
Способы измерения
Важные формулы для расчета веса тела
Отличие силы веса тела от силы тяжести
Примеры задач для расчета веса тела
Вес на других планетах

Что такое сила веса

Вес тела является силой влияния этого тела на опору в виде подвеса или иной разновидности крепления, которая препятствует падению, и возникает в области воздействия силы тяжести.

Вес тела в единицах СИ измеряется в Ньютонах (Н).

Термин «вес» обычно не применяется в законах в физике. Чаще всего используют понятия «масса» и «сила». Более содержательная величина — это сила воздействия на опору. Если ее рассчитать, то можно, к примеру, оценить абсолютную способность опоры стабилизировать положение рассматриваемого тела в определенных условиях.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

История понятия

Еще древнегреческие философы оперировали определениями тяжести и легкости тел, как неотъемлемыми их физическими свойствами.

Согласно Платону, вес является естественной тенденцией объектов искать себе подобные.
Аристотель понимал легкость, как свойство в восстановлении порядка ключевых компонентов, включая воду, воздух, землю и огонь.
Это качество Архимедом определялось, как противоположное плавучести.
Евклид впервые представил контактное определение веса. Оно заключалось в том, что данная величина является легкостью одной вещи в сравнении с другой, измеряемой балансом.

Примечание

В 1901 году была проведена третья Генеральная конференция по мерам и весам. В рамках мероприятия было подчеркнуто, что понятие «вес» соответствует величине аналогичной природы, что и определение «сила». На конференции было отмечено понятие веса тела, как произведение массы тела на ускорение, вызванное гравитацией. Стандартным весом тела было принято называть произведение массы тела и стандартного ускорения, которое составляет 980,665 см/с2.

Способы измерения

Прибором, позволяющим измерить вес тела, являются пружинные весы. Если они градуированы, то с их помощью можно определить массу тела.

Принцип действия рычажных весов заключается в сравнении масс объектов, которые подвержены воздействию равного ускорения свободного падения, либо суммы ускорений в случае неинерциальных систем отсчета.

Если используют технические пружинные весы, то ускорение свободного падения, как правило, не учитывают. Это связано с минимальным влиянием этой величины на измерения, которая меньше, чем практически необходимая точность взвешивания.

Для газообразной и жидкой среды характерно действие силы Архимеда, что объясняет разницу измерений веса по сравнению с взвешиванием аналогичного тела в вакууме.

Важные формулы для расчета веса тела

В том случае, когда тело находится в состоянии покоя в условиях инерциальной системы отсчета, его вес Р будет равен силе тяжести, которая воздействует на тело, пропорционален массе m и ускорению свободного падения g в рассматриваемой точке.

Формула для расчета веса имеет вид:

P = m * g

Ускорение свободного падения является зависимой величиной. Оно определяется высотой над поверхностью Земли, а также географическими координатами точки измерения.

В результате вращения Земли в течение суток наблюдается широтное уменьшение веса. Таким образом, данная величина на экваторе будет меньше, чем на полюсах. Значение g также меняется в связи с гравитационными аномалиями. Они объясняются неодинаковым строением поверхности планеты. Если объект находится не на Земле, а близко к поверхности другой планеты, то величина ускорения свободного падения будет определяться массой и габаритами этой планеты.

Невесомость — отсутствие веса. Данное состояние возможно при удалении тела от объекта, который его притягивал, либо в том случае, когда тело пребывает в свободном падении, то есть:

g – w = 0

Тело, масса которого m, может быть подвержено воздействию других сил. Такие силы обусловлены гравитационным полем. Примерами являются сила Архимеда и сила трения.

Отличие силы веса тела от силы тяжести

Термины силы тяжести и веса отличаются. Оба понятия применимы для теории гравитационного поля в физике. Нередко их неверно используют в разном контексте. Это связано с тем, что в стандартном понимании такие определения, как масса в виде свойства материи и вес, воспринимаются в качестве тождественных. По этой причине важно правильно понимать тяжесть и вес тела при рассмотрении научных вопросов. Часто эти две концепции применяются, как взаимозаменяемые.

Сила, направленная на тело со стороны Земли или другого астрономического объекта, является силой тяжести:

F (тяж) = m * g

Сила воздействия тела на опору или вертикальный подвес является весом тела, которая обозначена буквой W и представляет собой векторную величину.

При этом наблюдают процесс отталкивания атомов или молекул объекта от частиц основания. В результате:

появляется частичная деформация опоры и объекта;
возникают силы упругости;
незначительно изменяется форма тела и опоры;
возникает сила реакции опоры и сила упругости на поверхности тела.

Примеры задач для расчета веса тела

Задача № 1

Требуется определить массу шара из свинца, если его вес составляет 600 Н.

Решение:

P = m * g

m = P / g

m = 600 / 10 = 60

Ответ: масса шара равна 60 килограмм.

Задача № 2

Имеется футбольный мяч, который весит 400 грамм. Требуется вычислить его вес и силу тяжести, оказывающую на него воздействие.

Решение:

P = F (тяж) = m * g

P = F (тяж) = 0,4 * 10 = 4

Ответ: вес мяча и сила тяжести равны 4 Н.

Задача № 3

Необходимо определить вес воды, объем которой составляет 3 кубических дециметра.

Решение:

P = m * g

m = p * V

m = 1000 * 0.003 = 3

Р = 3 * 9.8 = 29.4

Ответ: вес воды равен 29,4 Н.

Задача № 4

К потолку подвешена люстра. Она действует на подвес с силой 49 Н. Требуется определить массу люстры.

Решение:

P = m * g

m = P / g

m = 49 / 9.8 = 5

Ответ: масса люстры составляет 5 килограмм.

Вес на других планетах

Вес тела зависит от гравитационного ускорения. Притяжение на других планетах определяется их массой и удалением поверхности от центра тяжести. Сравнить гравитационные ускорения можно с помощью таблицы:

Ускорение свободного падения

Источник

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 апреля 2023 года; проверки требует 1 правка.

У этого термина существуют и другие значения, см. Вес (значения).

Не следует путать с массой.

Вес — сила, с которой тело действует на опору (или подвес, или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести^[1]^[2].
Единица измерения веса в Международной системе единиц (СИ) — ньютон, иногда используется единица СГС — дина.

Помимо приведённого определения, укоренившегося в советской и постсоветской педагогике, встречается трактовка веса как синонима силы тяжести, то есть силы притяжения тела Землёй. В англоязычной литературе существует частично похожее по звучанию слово weight, которое в физике означает силу тяжести^[3], но в быту имеет и другие значения, в том числе «масса» и «вес».

Терминология и значимость[править | править код]

В случае покоящегося в инерциальной системе отсчёта тела, его вес равен силе тяжести, действующей на тело, и пропорционален массе и ускорению свободного падения в данной точке:

{displaystyle mathbf {P} =mmathbf {g} .}

Широтное уменьшение силы тяжести mg

Ускорение свободного падения зависит от высоты над земной поверхностью и — ввиду несферичности Земли, а также ввиду её вращения — от географических координат точки измерения. В результате суточного вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе вес примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах. Другим фактором, влияющим на значение и, соответственно, вес тела, являются гравитационные аномалии, обусловленные особенностями строения земной поверхности и недр в окрестностях точки измерения. Если тело находится вблизи другой планеты, а не Земли, то ускорение свободного падения будет определяться массой и размерами этой планеты, наряду с расстоянием между её поверхностью и телом.

При движении системы «тело» — «опора или подвес» относительно инерциальной системы отсчёта с ускорением вес перестаёт совпадать с силой тяжести^[1]:

{displaystyle mathbf {P} =m(mathbf {g} -mathbf {w} ).}

Например, если ускорение (независимо от скорости) лифта направлено вверх, то вес находящегося в нём груза увеличивается, а если вниз, то уменьшается. Ускорение за счёт вращения Земли не входит в , оно уже учтено в . Состояние отсутствия веса (невесомость) наступает вдали от притягивающего объекта, либо когда тело находится в свободном падении, то есть при .

Тело массой , вес которого анализируется, может стать субъектом приложения дополнительных сил, косвенно обусловленных присутствием гравитационного поля, в том числе силы Архимеда и трения.

В определении, приведённом в преамбуле, отсутствует конкретизация, должны ли учитываться подобные факторы. Не оговорено также, обязательно ли роль опоры-подвеса должно играть упругое твёрдое тело и что если опор несколько. Кроме того, в публикациях встречаются и неэквивалентные дефиниции веса^[4]^[5]^[6].

Так, при учёте только вклада силы тяжести покоящемуся на наклонной поверхности телу приписывается направленный по нормали к опоре вес , где alpha — угол наклона^[5]. Но если учесть ещё и силу трения покоя (а она, по третьему закону Ньютона, приложена и к телу, и к опоре), то вектор веса станет равным ^[4]. Аналогично с силой Архимеда: в жидкости или газе с плотностью rho на тело действует подъёмная сила ${displaystyle mathbf {F} _{A}=-rho mathbf {g} V}$ (где — объём тела), из-за которой, скажем, воздействие тела на неровное^[7] дно водоёма ослабляется. Если считать жидкость или газ опорой и учитывать (в соответствии с третьим законом Ньютона) действие со стороны тела силы Архимеда на жидкость, вектор веса останется равным . При подходе, при котором учитывается действие тела на всё, действующее на само тело, вес тела с точностью до знака равен векторной сумме всех сил (кроме силы тяжести), действующих на тело, включая силы Архимеда («жидкая опора»^[4]) и трения, при учёте всех имеющихся опор-подвесов совместно.

В английском языке существует частично похожее по звучанию слово “weight”, которое в физике означает силу тяжести^[3] , но в быту имеет и другие значения, в том числе “масса” и “вес”. В немецком и французском языках слова, обозначающие силу тяжести, непохожи на русское “вес”. В англоязычной литературе для суммарной силы воздействия на опору — используют термин “apparent weight”, что иногда переводят как «кажущийся вес». Знание этой величины, например, может помочь оценить способность конструкции удержать изучаемое тело в данных условиях.

В ряде случаев — скажем, в ситуации привязанного на улице шарика, наполненного гелием, если под «опорой» имеется в виду только место крепления без включения атмосферы в понятие опоры — «кажущийся вес» (в англоязычной терминологии) может оказаться направленным против вектора ввиду влияния ${displaystyle mathbf {F} _{A}}$ .

Понятие «вес» в физике не является необходимым^[8]. В принципе, можно вообще отменить этот термин и говорить либо о «массе», либо о «силе»^[9] такой-то природы. Использование понятия «вес» во многом связано просто с привычкой^[8] и языковыми традициями.

Измерение[править | править код]

Вес можно измерять с помощью пружинных весов, которые могут служить и для косвенного измерения массы, если их соответствующим образом проградуировать; рычажные весы в такой градуировке не нуждаются, так как в этом случае сравниваются массы, на которые действует одинаковое ускорение свободного падения или сумма ускорений в неинерциальных системах отсчёта. При взвешивании с помощью технических пружинных весов вариациями ускорения свободного падения обычно пренебрегают, так как влияние этих вариаций обычно меньше практически необходимой точности взвешивания.

При нахождении в газообразной или жидкой среде измеренный вес тела может отличаться от измеренного при тех же условиях в вакууме из-за уменьшения веса за счёт действия силы Архимеда^[1].

Вес и масса[править | править код]

В физике вес и масса — разные понятия. Вес — векторная величина, сила, с которой тело действует на опору или подвес. Масса — скалярная величина, мера инертности тела (инертная масса) либо «заряд» гравитационного поля (гравитационная масса). У этих величин отличаются и единицы измерения (в СИ масса измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах). Возможны ситуации с нулевым весом и ненулевой массой одного и того же тела, например, в условиях невесомости у всех тел вес равен нулю, а масса у каждого тела своя. И если в состоянии покоя тела показания весов будут нулевыми, то при ударе по весам тел с одинаковыми скоростями воздействие будет разным (см. закон сохранения импульса, закон сохранения энергии).

Вместе с тем строгое различение понятий веса и массы принято в основном в науке и технике, а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идёт о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы^[10]. Кроме того, термин «вес» в значении «масса» традиционно использовался в цикле наук о человеке — в словосочетании «вес тела человека», вместо современного «масса тела человека». В связи с этим метрологические организации отмечают, что неправильное использование термина «вес» вместо термина «масса» должно прекращаться, и во всех тех случаях, когда имеется в виду масса, должен использоваться термин «масса»^[11]^[12].

История[править | править код]

III Генеральная конференция по мерам и весам, проведённая в 1901 году, подчеркнула, что термин «вес» обозначает величину той же природы, что термин «сила». Конференция определила вес тела как произведение массы тела на ускорение, обусловленное гравитационным притяжением. Стандартный вес тела конференцией был определён как произведение массы тела на стандартное ускорение, обусловленное гравитационным притяжением. В свою очередь для стандартного ускорения было принято значение 980,665 см/с²^[13].

Примечания[править | править код]

↑ ¹ ² ³ Рудой Ю. Г. Вес // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 262. — 707 с. — 100 000 экз.
↑ Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Физматлит; Изд-во МФТИ, 2005. — Т. I. Механика. — С. 373. — 560 с. — ISBN 5-9221-0225-7.
↑ ¹ ² Weight (англ.). Британская энциклопедия. — «Weight, gravitational force of attraction on an object, caused by the presence of a massive second object, such as the Earth… weight is the product of an object’s mass and either the gravitational field or the acceleration of gravity…» Дата обращения: 8 ноября 2020. Архивировано 17 ноября 2020 года.
↑ ¹ ² ³ И. Е. Каган «Вес тела» (IX класс) Архивная копия от 2 октября 2016 на Wayback Machine // Фізiка: праблемы выкладання. – 2001. – № 3. – С. 58-74.
↑ ¹ ² С. В. Задорожная «Вес тела» Архивная копия от 24 января 2021 на Wayback Machine // Сайт педаг. сообщ. «Урок.рф» (2016).
↑ Во многих иноязычных публикациях вес (см., например, Allen L. King. Weight and weightlessness (англ.) // American Journal of Physics : journal. — 1963. — Vol. 30. — P. 387. — doi:10.1119/1.1942032. — Bibcode: 1962AmJPh..30..387K., также начало немецкой версии статьи) синонимизируется с силой тяжести, что в российской педагогике считается ошибкой.
↑ Неровность нужна для подтекания воды под опору, см. Л. Г. Асламазов: Гидростатика Архивная копия от 6 апреля 2018 на Wayback Machine // Квант. – 1972. – № 12. (с. 57, рис. 9ав).
↑ ¹ ² В. Г. Зубов. Механика. М.: Наука, 1978. — 352 с. // см. § 71, с. 176 Архивная копия от 16 сентября 2017 на Wayback Machine: «В механике понятие веса является совершенно лишним. Но так как это слово простое, привычное, то им часто пользуются». (недоступная ссылка) Проверено 21 сентября 2020.
↑ The National Standard of Canada, CAN/CSA-Z234.1-89 Canadian Metric Practice Guide, January 1989: 5.7.3. Considerable confusion exists in the use of the term “weight”. <…> In scientific and technical work, the term “weight” should be replaced by the term “mass” or “force”, depending on the application.
↑ Ранее в технике широко использовалась единица силы килограмм-сила — одна из основных единиц системы МКГСС.
↑ ISO 80000-4:2006, Quantities and units — Part 4: Mechanics. “In common parlance, the name ‘weight’ continues to be used where ‘mass’ is meant, but this practice is deprecated.”
↑ SI Units: Mass (англ.). Weights and Measures. NIST. Дата обращения: 7 декабря 2016. Архивировано 17 декабря 2016 года.
↑ Declaration on the unit of mass and on the definition of weight; conventional value of g (англ.). Resolution of the 3rd CGPM (1901). BIPM. Дата обращения: 1 ноября 2015. Архивировано 25 июня 2013 года.

См. также[править | править код]

Масса
Геоид
Гравиметрия
Фигура Земли
Весы

Источник

Формула для измерения веса тела

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;

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

Видео

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

Вес тела

О чем эта статья:

Невесомость: что это такое

Невесомость — это состояние, при котором тело не давит на опору или подвес.

Само слово «невесомость» как бы подсказывает нам, что веса здесь быть не должно. При этом непонятно, что с ним тогда происходит. Давайте разбираться.

Вес тела

Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Измеряется вес, как и любая другая сила, в Ньютонах.

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

Это не совсем верно. В быту мы часто подменяем понятие «масса» понятием «вес» и говорим: вес чемодана — десять килограммам. В физике это два совершенно разных понятия, которые при этом взаимосвязаны.

Если у вас неподалеку есть весы — приглашаем в эксперимент! Один нюанс: наша затея сработает именно с механическими весами, но не с электронными. Поехали!

Шаг 1. Если встать на весы ровно и не двигаться — ваш вес будет высчитываться по формуле:

P = mg

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

На планете Земля g = 9,8 м/с 2

Здесь может возникнуть два возражения:

Это же сила тяжести, а не вес. Формула такая же!

На весах масса отображается в килограммах. И если я свою массу умножу на ускорение свободного падения, то явно получу число почти в 10 раз больше, чем показывают весы.

Точка приложения силы. Эта формула и правда аналогична силе тяжести. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, разница состоит лишь в точке приложения силы.

Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.

Весы измеряют силу. Весы работают таким образом, что измеряют вес тела — силу, с которой мы на них действуем, а показывают — массу. Можно сделать вывод, что весы — это динамометр (прибор, измеряющий силу).

Шаг 2. Теперь пошалим и резко встанем на носочки! Стрелка резко отклонилась влево, а потом вернулась на место. Вы придали себе ускорение, направленное вверх — в то время, как ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли (вниз).

Теперь вес тела вычисляем по формуле:

P = m (g − a)

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

a — ваше ускорение [м/с 2 ]

На планете Земля g = 9,8 м/с 2

Шаг 3. Последняя часть эксперимента — резко опуститься на пятки. Теперь вы сильнее давите на весы, потому что придали ускорение, направленное вниз. Стрелка весов отклонится вправо и вернется на место, когда вы придете в состояние покоя.

Формула веса примет вид:

P = m (g + a)

g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]

a — ваше ускорение [м/с 2 ]

На планете Земля g = 9,8 м/с 2

Кстати, если ровно стоять на весах, но взвешиваться в лифте — все будет работать наоборот. Если лифт едет вверх, то он как будто давит весами на человека, стоящего на них, а это как раз ситуация с увеличением веса. А если вниз — весы как будто бы от вас «убегают», чтобы показать меньшее значение.

Этот случай мы можем описать через 2 закон Ньютона. Возьмем лифт, который едет вниз. Обозначим силы на рисунке.

N – сила реакции опоры [Н];

mg – сила тяжести [Н];

a – ускорение, с которым движется лифт [м/с 2 ].

При проецировании на ось y, направленную вниз, мы получаем:

А теперь нам понадобится третий закон Ньютона — по нему сила реакции опоры равна весу тела:

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Снова невесомость

Ну что, с весом разобрались. А теперь давайте сделаем так, чтобы его не стало и получилась та самая невесомость.

Чтобы привыкнуть к ощущению невесомости в космосе, космонавты тренируется в специальных самолетах-лабораториях:

Он взлетает и начинает просто падать, чтобы ускорение самолета было равно ускорению свободного падения. В этот момент, в формуле веса из g вычитается равное ему значение и получается 0:

P = m (g − a) = m (9,8 − 9,8) = 0

Вот мы и в невесомости!

Если они летят вокруг Земли, то да. Как писал Дуглас Адамс в книге «Автоспом по галактике»: «Летать просто. Нужно просто промахнуться мимо Земли».

Когда космический корабль обращается вокруг Земли, он просто пытается на нее упасть, но промахивается. Такой процесс происходит, когда корабль движется с первой космической скоростью, равной 7.9 км/с. Это та скорость, с которой корабль становится искусственным спутником Земли.

Кстати, есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это минимальная скорость, с которой должно двигаться тело, чтобы оно могло без затрат дополнительной работы преодолеть влияние поля тяготения Земли, т. е. удалиться на бесконечно большое расстояние от Земли. А тело, которое двигается с третьей космической скоростью, и вовсе вылетит за пределы Солнечной системы. Такие дела. 🙂

Вес тела

теория по физике 🧲 динамика

Вес тела — сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес.

Вес тела имеет электромагнитную природу (не путать с силой тяжести — она возникает между двумя телами и имеет гравитационную природу!). Обозначается P . Измеряется динамометром. Единица измерения — Н (Ньютон).

Согласно III закону Ньютона модуль веса тела определяется одной из следующих формул:

Пример №1. Гиря массой 1 пуд стоит на полу. Определить вес гири.

Так как гиря покоится, ее вес будет равен модулю силы тяжести. 1 пуд = 16,38 кг. Следовательно:

P = mg = 16,38∙10 = 163,8 (Н)

Перегрузка

Перегрузка определяется отношением:

Перегрузка возникает, когда система, в которой находится тело, движется с ускорением.

Вес тела в движущейся равноускоренно системе

Если система движется равноускоренно в направлении ускорения свободного падения, вес тела меньше веса тела в неподвижной системе: при a ↑↑ g —P a ↑↓ g —P > P₀.
Если система движется с равномерной скоростью (ускорение равно нулю) в любом направлении по отношению к ускорению свободного падения, вес тела равен весу тела в неподвижной системе: при a = 0 —P = P₀.