ΣΕ σύγχρονη επιστήμηβάρος και μάζα είναι διαφορετικές έννοιες. Βάρος είναι η δύναμη με την οποία το σώμα δρα σε οριζόντια στήριξη ή κάθετη ανάρτηση. Η μάζα είναι ένα μέτρο της αδράνειας ενός σώματος.
Βάροςμετρημένο σε κιλά και βάροςσε Νιούτον. Το βάρος είναι το γινόμενο της μάζας και της επιτάχυνσης λόγω της βαρύτητας (P = mg). Η τιμή βάρους (με σταθερή μάζα σώματος) είναι ανάλογη με την επιτάχυνση της βαρύτητας, η οποία εξαρτάται από το ύψος πάνω από την επιφάνεια της γης (ή άλλου πλανήτη). Και για να είμαστε ακόμη πιο ακριβείς, το βάρος είναι ένας συγκεκριμένος ορισμός του 2ου νόμου του Νεύτωνα - η δύναμη είναι ίση με το γινόμενο της μάζας και της επιτάχυνσης (F=ma). Επομένως, υπολογίζεται σε Newtons, όπως όλες οι δυνάμεις.
Βάρος- ένα σταθερό πράγμα, αλλά βάρος, αυστηρά μιλώντας, εξαρτάται, για παράδειγμα, από το ύψος στο οποίο βρίσκεται το σώμα. Είναι γνωστό ότι με την αύξηση του ύψους, η επιτάχυνση της βαρύτητας μειώνεται και το βάρος του σώματος μειώνεται ανάλογα, υπό τις ίδιες συνθήκες μέτρησης. Η μάζα του παραμένει σταθερή.
Για παράδειγμα, σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας, όλα τα σώματα έχουν βάρος ίσο με μηδέν, και κάθε σώμα έχει τη δική του μάζα. Και αν οι ενδείξεις της ζυγαριάς είναι μηδέν όταν το σώμα είναι σε ηρεμία, τότε όταν τα σώματα χτυπούν τη ζυγαριά με τις ίδιες ταχύτητες, η πρόσκρουση θα είναι διαφορετική.
Είναι ενδιαφέρον ότι ως αποτέλεσμα της καθημερινής περιστροφής της Γης, υπάρχει μια γεωγραφική μείωση του βάρους: στον ισημερινό είναι περίπου 0,3% λιγότερο από ό,τι στους πόλους.
Κι όμως, μια αυστηρή διάκριση μεταξύ των εννοιών του βάρους και της μάζας γίνεται αποδεκτή κυρίως στο φυσική, και σε πολλές καθημερινές καταστάσεις η λέξη "βάρος" συνεχίζει να χρησιμοποιείται όταν μιλάμε πραγματικά για "μάζα". Παρεμπιπτόντως, όταν βλέπετε τις επιγραφές στο προϊόν: "καθαρό βάρος" και "μεικτό βάρος", μην ανησυχείτε, NET είναι το καθαρό βάρος του προϊόντος και GROSS είναι το βάρος με τη συσκευασία.
Αυστηρά μιλώντας, όταν πηγαίνετε στην αγορά, γυρνώντας στον πωλητή, θα πρέπει να πείτε: "Παρακαλώ ζυγίστε ένα κιλό" ... ή "Δώστε μου 2 νιούτον λουκάνικο γιατρού". Φυσικά, ο όρος «βάρος» έχει ήδη ριζώσει ως συνώνυμο του όρου «μάζα», αλλά αυτό δεν εξαλείφει την ανάγκη να κατανοήσουμε ότι δεν είναι καθόλου το ίδιο πράγμα.
Η Javascript είναι απενεργοποιημένη στο πρόγραμμα περιήγησής σας.Για να εκτελέσετε υπολογισμούς, πρέπει να ενεργοποιήσετε τα στοιχεία ελέγχου ActiveX!
Στη συνηθισμένη ζωή, το βάρος θεωρείται συνώνυμο με τη μάζα. Αλλά στη φυσική, το βάρος και η μάζα είναι διαφορετικά πράγματα.
Σωματικό βάρος (ενδείκνυται R) - η δύναμη με την οποία ένα σώμα ενεργεί σε ένα στήριγμα ή ανάρτηση λόγω έλξης προς τη Γη.
Οι αστροναύτες σε κατάσταση έλλειψης βαρύτητας έχουν μάζα, αλλά όχι βάρος. Κάθε άνθρωπος πετυχαίνει
έλλειψη βαρύτητας εάν σηκώνετε και τα δύο πόδια από το έδαφος ενώ τρέχετε.
Εάν το σώμα βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα, το βάρος του υπολογίζεται από τον τύπο:
Συντελεστής σολποικίλλει σε διαφορετικά σημεία της Γης και σε άλλους πλανήτες. Στο Μινσκ ένα άτομο
θα ζυγίζει λιγότερο από ό,τι στη Μόσχα. Συντελεστής σολγια διαφορετικά μέρη:
Σε ηρεμία και ομοιόμορφη κίνηση, οι μονάδες (αριθμητική τιμή) του σωματικού βάρους και της βαρύτητας
είναι ίσοι. Αλλά αν ένα σώμα επιταχύνει, επιβραδύνει ή κινείται κατά μήκος μιας καμπύλης, είναι διαφορετικά.
Όταν ο ανελκυστήρας επιταχύνει και κατεβαίνει, το σώμα ασκεί λιγότερη πίεση στο πάτωμα και το βάρος μειώνεται, και όταν
κινείται προς τα πάνω, η πίεση στο στήριγμα και το βάρος αυξάνονται. Μπορείτε ακόμη και να το νιώσετε:
κατά την ανύψωση, το σώμα φαίνεται να πιέζεται στο πάτωμα. Οι αλλαγές βάρους μπορούν να επιβεβαιωθούν και
πειραματικά, αν οδηγείτε σε ασανσέρ ενώ στέκεστε στη ζυγαριά.
Μια αλλαγή στο βάρος που προκαλείται από μια αλλαγή στην ταχύτητα είναι υπερφόρτωση.
Σε ένα καρουζέλ ή σε ένα αυτοκίνητο με ταχύτητα, η υπερφόρτωση αναγκάζει το σώμα να μπει στο κάθισμα.
Οι πιλότοι αντιμετωπίζουν τεράστιες υπερφορτώσεις όταν εκτελούν φιγούρες ακροβατικάτο βάρος τους (και
Αυτό σημαίνει ότι το βάρος όλων των οργάνων, των οστών, του αίματος) αυξάνεται 10-20 φορές. Η μυϊκή δύναμη δεν είναι
αυξάνει. Ο καρδιακός μυς ενός συνηθισμένου ανθρώπου δεν μπορεί να πιέσει τόσο βαριά
αίμα στο κεφάλι, οπότε σε υψηλές υπερφορτώσεις χάνει τις αισθήσεις του. Επομένως οι πιλότοι
είναι εκπαιδευμένοι να αντέχουν 10 φορές το βάρος σε μια φυγόκεντρο - αυτό είναι ουσιαστικά μια γρήγορη περιστροφή
στροβιλοδρόμιο.
1. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του σωματικού βάρους και του σωματικού βάρους;
2. Μπορεί το σωματικό βάρος να είναι μηδέν;
3. Πώς να βρείτε το βάρος ενός σώματος σε ηρεμία;
4. Τι είναι η υπερφόρτωση;
5. Θα είναι διαφορετικό το βάρος ενός σώματος στη Σελήνη από το βάρος του ίδιου σώματος στη Γη;
6. Πόσο διαφορετικό θα είναι το βάρος σας στην πρωτεύουσα της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας από το βάρος στην πρωτεύουσα των ΗΠΑ;
Σε αυτή την παράγραφο θα σας υπενθυμίσουμε τη βαρύτητα, την κεντρομόλο επιτάχυνση και το σωματικό βάρος
Κάθε σώμα στον πλανήτη επηρεάζεται από τη βαρύτητα της Γης. Η δύναμη με την οποία η Γη έλκει κάθε σώμα καθορίζεται από τον τύπο
Το σημείο εφαρμογής βρίσκεται στο κέντρο βάρους του σώματος. Βαρύτητα στραμμένο πάντα κάθετα προς τα κάτω.
Η δύναμη με την οποία ένα σώμα έλκεται στη Γη υπό την επίδραση του βαρυτικού πεδίου της Γης ονομάζεται βαρύτητα.Σύμφωνα με το νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας, στην επιφάνεια της Γης (ή κοντά σε αυτή την επιφάνεια), ένα σώμα μάζας m επιδρά από τη δύναμη της βαρύτητας
F t =GMm/R 2
όπου M είναι η μάζα της Γης. R είναι η ακτίνα της Γης.
Εάν μόνο η δύναμη της βαρύτητας ενεργεί σε ένα σώμα και όλες οι άλλες δυνάμεις είναι αμοιβαία ισορροπημένες, το σώμα υφίσταται ελεύθερη πτώση. Σύμφωνα με τον δεύτερο νόμο και τύπο του Νεύτωνα F t =GMm/R 2 η μονάδα βαρυτικής επιτάχυνσης g βρίσκεται από τον τύπο
g=F t /m=GM/R 2 .
Από τον τύπο (2.29) προκύπτει ότι η επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης δεν εξαρτάται από τη μάζα m του σώματος που πέφτει, δηλ. για όλα τα σώματα σε μια δεδομένη θέση στη Γη είναι το ίδιο. Από τον τύπο (2.29) προκύπτει ότι Ft = mg. Σε διανυσματική μορφή
F t = mg
Στην § 5 σημειώθηκε ότι εφόσον η Γη δεν είναι σφαίρα, αλλά ελλειψοειδές περιστροφής, η πολική της ακτίνα είναι μικρότερη από την ισημερινή. Από τον τύπο F t =GMm/R 2 είναι σαφές ότι για το λόγο αυτό η δύναμη της βαρύτητας και η επιτάχυνση της βαρύτητας που προκαλείται από αυτήν στον πόλο είναι μεγαλύτερη από ό,τι στον ισημερινό.
Η δύναμη της βαρύτητας δρα σε όλα τα σώματα που βρίσκονται στο βαρυτικό πεδίο της Γης, αλλά δεν πέφτουν όλα τα σώματα στη Γη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η κίνηση πολλών σωμάτων εμποδίζεται από άλλα σώματα, για παράδειγμα στηρίγματα, νήματα ανάρτησης κ.λπ. Τα σώματα που περιορίζουν την κίνηση άλλων σωμάτων ονομάζονται συνδέσεις.Υπό την επίδραση της βαρύτητας, οι δεσμοί παραμορφώνονται και η δύναμη αντίδρασης της παραμορφωμένης σύνδεσης, σύμφωνα με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, εξισορροπεί τη δύναμη της βαρύτητας.
Η επιτάχυνση της βαρύτητας επηρεάζεται από την περιστροφή της Γης. Αυτή η επιρροή εξηγείται ως εξής. Τα συστήματα αναφοράς που σχετίζονται με την επιφάνεια της Γης (εκτός από τα δύο που σχετίζονται με τους πόλους της Γης) δεν είναι, αυστηρά, αδρανειακά συστήματα αναφοράς - η Γη περιστρέφεται γύρω από τον άξονά της και μαζί με αυτήν τέτοια συστήματα αναφοράς κινούνται σε κύκλους με κεντρομόλο επιτάχυνση. Αυτή η μη αδράνεια των συστημάτων αναφοράς εκδηλώνεται, ειδικότερα, στο γεγονός ότι η τιμή της επιτάχυνσης της βαρύτητας αποδεικνύεται διαφορετική σε διαφορετικά σημεία της Γης και εξαρτάται από το γεωγραφικό πλάτος του τόπου όπου το σύστημα αναφοράς σχετίζεται με βρίσκεται η Γη, σε σχέση με την οποία προσδιορίζεται η επιτάχυνση της βαρύτητας.
Οι μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικά γεωγραφικά πλάτη έδειξαν ότι οι αριθμητικές τιμές της επιτάχυνσης λόγω βαρύτητας διαφέρουν ελάχιστα μεταξύ τους. Επομένως, όταν όχι πολύ ακριβείς υπολογισμούςμπορούμε να παραβλέψουμε τη μη αδράνεια των συστημάτων αναφοράς που σχετίζονται με την επιφάνεια της Γης, καθώς και τη διαφορά στο σχήμα της Γης από το σφαιρικό, και να υποθέσουμε ότι η επιτάχυνση της βαρύτητας οπουδήποτε στη Γη είναι ίδια και ίση με 9,8 m/s 2 .
Από τον νόμο της παγκόσμιας βαρύτητας προκύπτει ότι η δύναμη της βαρύτητας και η επιτάχυνση της βαρύτητας που προκαλείται από αυτήν μειώνονται όσο αυξάνεται η απόσταση από τη Γη. Σε ύψος h από την επιφάνεια της Γης, ο συντελεστής βαρυτικής επιτάχυνσης καθορίζεται από τον τύπο
g=GM/(R+h) 2.
Έχει διαπιστωθεί ότι σε υψόμετρο 300 km πάνω από την επιφάνεια της Γης, η επιτάχυνση της βαρύτητας είναι 1 m/s2 μικρότερη από την επιφάνεια της Γης.
Κατά συνέπεια, κοντά στη Γη (μέχρι ύψη αρκετών χιλιομέτρων) η δύναμη της βαρύτητας πρακτικά δεν αλλάζει, και επομένως η ελεύθερη πτώση των σωμάτων κοντά στη Γη είναι μια ομοιόμορφα επιταχυνόμενη κίνηση.
Βάρος σώματος. Αβαρία και υπερφόρτωση
Η δύναμη με την οποία, λόγω έλξης προς τη Γη, ένα σώμα ενεργεί στο στήριγμα ή την ανάρτησή του ονομάζεται σωματικό βάρος.Σε αντίθεση με τη βαρύτητα, η οποία είναι μια βαρυτική δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα σώμα, το βάρος είναι μια ελαστική δύναμη που εφαρμόζεται σε ένα στήριγμα ή ανάρτηση (δηλαδή, σε έναν σύνδεσμο).
Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι το βάρος ενός σώματος P, που προσδιορίζεται σε μια κλίμακα ελατηρίου, είναι ίσο με τη δύναμη της βαρύτητας F t που ασκεί στο σώμα μόνο εάν η ζυγαριά με το σώμα σε σχέση με τη Γη βρίσκεται σε ηρεμία ή κινείται ομοιόμορφα και ευθύγραμμα. Στην προκειμένη περίπτωση
Р=F t=mg.
Εάν το σώμα κινείται με επιταχυνόμενο ρυθμό, τότε το βάρος του εξαρτάται από την τιμή αυτής της επιτάχυνσης και από την κατεύθυνσή του σε σχέση με την κατεύθυνση της επιτάχυνσης της βαρύτητας.
Όταν ένα σώμα αιωρείται σε μια κλίμακα ελατηρίου, δύο δυνάμεις ενεργούν πάνω του: η δύναμη της βαρύτητας F t =mg και η ελαστική δύναμη F yp του ελατηρίου. Εάν στην περίπτωση αυτή το σώμα κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω ή προς τα κάτω σε σχέση με την κατεύθυνση της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης, τότε το διανυσματικό άθροισμα των δυνάμεων F t και F up δίνει ένα αποτέλεσμα, προκαλώντας επιτάχυνση του σώματος, δηλ.
F t + F up =ma.
Σύμφωνα με τον παραπάνω ορισμό της έννοιας «βάρος», μπορούμε να γράψουμε ότι P = -F yp. Από τον τύπο: F t + F up =ma. λαμβάνοντας υπόψη ότι ο ΦΤ =mg, προκύπτει ότι mg-ma=-Fυπ . Επομένως, P=m(g-a).
Οι δυνάμεις Ft και Fup κατευθύνονται κατά μήκος μιας κάθετης ευθείας γραμμής. Επομένως, εάν η επιτάχυνση του σώματος a κατευθύνεται προς τα κάτω (δηλαδή συμπίπτει κατά κατεύθυνση με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης g), τότε σε συντελεστή
P=m(g-a)
Εάν η επιτάχυνση του σώματος είναι στραμμένη προς τα πάνω (δηλαδή, αντίθετα από την κατεύθυνση της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης), τότε
P = m = m(g+a).
Κατά συνέπεια, το βάρος ενός σώματος του οποίου η επιτάχυνση συμπίπτει ως προς την κατεύθυνση με την επιτάχυνση της ελεύθερης πτώσης είναι μικρότερο από το βάρος ενός σώματος σε ηρεμία και το βάρος ενός σώματος του οποίου η επιτάχυνση είναι αντίθετη από την κατεύθυνση της επιτάχυνσης της ελεύθερης πτώσης είναι μεγαλύτερο από το βάρος ενός σώματος σε ηρεμία. Η αύξηση του σωματικού βάρους που προκαλείται από την επιταχυνόμενη κίνησή του ονομάζεται παραφορτώνω.
Σε ελεύθερη πτώση a=g. Από τον τύπο: P=m(g-a)
προκύπτει ότι στην περίπτωση αυτή P = 0, δηλαδή δεν υπάρχει βάρος. Επομένως, εάν τα σώματα κινούνται μόνο υπό την επίδραση της βαρύτητας (δηλαδή, πέφτουν ελεύθερα), βρίσκονται σε κατάσταση έλλειψη βαρύτητας. Χαρακτηριστικό γνώρισμαΑυτή η κατάσταση είναι η απουσία παραμορφώσεων και εσωτερικών τάσεων σε σώματα που πέφτουν ελεύθερα, που προκαλούνται από τη βαρύτητα σε σώματα σε ηρεμία. Ο λόγος της έλλειψης βαρύτητας των σωμάτων είναι ότι η δύναμη της βαρύτητας προσδίδει ίσες επιταχύνσεις σε ένα σώμα που πέφτει ελεύθερα και στη στήριξη (ή την ανάρτησή του).
