Формула веса тела физика – Формулы веса для покоящегося и движущегося с ускорением тела. Решение задачи :: SYL.ru

Вес тела

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

P=N = mg

В отличие от силы тяжести, являющейся гравитационной силой, приложенной к телу, вес – это упругая сила, приложенная к опоре или подвесу (т.е. к связи).

Вес тела в различных условиях движения.

1) опора покоится или движется равномерно

N=mg – сила реакции опоры

P=N значит P=mg Вес тела равен действующей на тело силе тяжести.

2) опора движется с ускорением a вверх.

N–mg=ma — второй закон Ньютона

N=mg+ma

P=N=m·(g+a)

P>mg  Вес тела, движущегося с ускорением направленным вверх больше силы тяжести.

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

3) опора движется с ускорением а вниз.

mg-N=ma — второй закон Ньютона

N=mg-ma

P=N=m·(g-a)

P<mg Вес тела, движущегося с ускорением вниз уменьшается.

Падение тел в вакууме без начальной скорости называется свободным падением. При свободном падении a=g из P=m·(g-a) следует, что P=0, т.е. вес отсутствует.

Если тела движутся только под действием силы тяжести, т.е. свободно падают, то они находятся в состоянии невесомости — состояние, при котором вес тела отсутствует (НО! масса у тела есть всегда).

Обозначения:

N — сила реакции опоры

P — вес тела

m — масса тела

g — ускорение свободного падения

a — ускорение, с которым движется тело

Формулы веса для покоящегося и движущегося с ускорением тела. Решение задачи :: SYL.ru

С древних времен люди замечали, что всякий брошенный вверх предмет неминуемо падает вниз, на землю. Это явление в современной физике описывается в рамках классической механики с привлечением понятия гравитационного притяжения нашей планетой всех окружающих тел. С силой гравитации тесно связан вес тела. В данной статье рассмотрим эту физическую величину и приведем формулы веса.

Что такое вес тела?

Прежде чем приводить формулу веса в физике, рассмотрим определение самой величины. Весом называют силу, с которой тело воздействует на опору либо растягивает подвес, к которому оно прикреплено. В этом принципиальное отличие веса тела от массы. Последняя является физической характеристикой инерционных свойств объектов. Масса — это неотъемлемое свойство тел, вес же — это величина переменная, поскольку она зависит от характеристик гравитационного поля, в котором находится рассматриваемое тело.

Примером действия веса является ситуация, когда мы становимся на весы. Хотя последние откалиброваны таким образом, что они показывают массу в килограммах, в действительности же измеряется именно вес, с которым наше тело давит на весы.

Другой пример — это взвешивание предметов с помощью ручных пружинных весов, которые называют кантером. Подвешенный к прибору предмет растягивает пружину до тех пор, пока сила ее упругости не уравновесит вес тела. Эти весы, как и предыдущие, откалиброваны на шкалу массы.

Формула веса тела в покое

В середине XVII века, наблюдая за поведением небесных тел (планет, естественных спутников, комет) и используя экспериментальные данные, Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Благодаря этому закону появилась возможность численного расчета гравитационных сил, с которыми взаимодействуют тела в природе. Согласно этому закону, сила тяжести F_t на поверхности любой планеты может быть рассчитана по формуле:

F_t = m*g

Где m — масса тела, g — это линейное ускорение, которое планета сообщает всем телам, находящимся вблизи нее. Для Земли оно равно 9,81 м/с². Сразу отметим, что величина g от массы не зависит, однако она зависит от расстояния до планеты, убывая, как его квадрат.

Когда любое тело массой m находится на поверхности, например стакан с водой стоит на столе, то на него действуют две силы:

• тяжести F_t;
• реакции опоры N.

Так как тело никуда не движется и покоится, то обе силы противоположны по направлению и равны по модулю, то есть:

Согласно определению веса, формула для него принимает вид:

P = N = F_t = m*g

Именно с силой F_t стакан с водой давит на стол.

Свободное падение и вес тела

Проведем следующий мысленный эксперимент: предположим, что в деревянный ящик поместили камень некоторой массы m, затем бросили этот ящик с высоты. Какой вес будет иметь камень в процессе свободного падения?

Для ответа на этот вопрос следует записать основное уравнение динамики. В данном случае оно имеет вид:

m*a = F_t — N

Здесь a — ускорение, с которым падает ящик и камень. В случае свободного падения, это ускорение равно величине g. Тогда получаем:

m*g = m*g — N =>

N = 0

То есть сила реакции опоры равна нулю. Этот вывод уравнения движения говорит о том, что камень во время свободного падения давить на дно ящика не будет, то есть его вес будет равным нулю. Такая ситуация наблюдается на космических станциях, на которых центробежная сила и сила тяжести уравновешивают друг друга.

Для движения с произвольным ускорением вниз формула веса примет вид:

P = m*(a — g)

Решение задачи

Известно, что во время старта ракеты ее ускорение равно 40 м/с². Необходимо определить вес космонавта, находящегося в ней, если его масса равна 70 кг.

Для начала запишем второй закон Ньютона для рассматриваемой задачи. Имеем:

m*a = N — m*g

Здесь сила тяжести направлена против ускорения, а реакция опоры — вдоль вектора ускорения. Из этого равенства получаем:

P = N = m*(g + a)

Подставляя данные, получаем, что вес космонавта во время старта ракеты будет равен 3486,7 Н. Если бы в процессе старта космонавт встал на весы, то они бы показали значение его массы 355,4 кг.

Конспект «Масса тела. Плотность вещества»

Масса тела. Плотность вещества

Масса тела

1. Все тела притягиваются друг к другу. Это – явление гравитации (явление всемирного тяготения). Гравитационное притяжение тел проявляется тем заметнее, чем больше их масса.

2. Масса тела является мерой инертности тела: чем больше масса, тем меньше изменяется скорость тела при одном и том же воздействии на него. Массу тела можно измерить взвешиванием.

3. Весы – прибор для измерения массы тел. Действие рычажных весов

основано на сравнении гравитационного притяжения взвешиваемого тела и гравитационного притяжения гирь к Земле.

4. Единица массы в СИ – 1 кг (один килограмм). Это масса единственной в мире гири – международного эталона килограмма.

5. Скорость никакого тела нельзя изменить мгновенно; для этого необходимо некоторое время. Свойство тел требовать некоторого времени для изменения своей скорости называют инертностью тел.

6. Свойство инертности может быть использовано для измерения массы какого-либо тела при помощи метода взаимодействия с другим телом известной массы.

7. Эксперименты на Земле не обнаружили различия между «гравитационной массой» и «инертной массой». Это позволяет оба свойства тел характеризовать одной величиной. То есть масса тела – это мера гравитационных и инертных свойств тела одновременно.

---

Плотность вещества

8. Частное от деления массы любого вещества на его объём – величина постоянная, называемая

плотностью вещества. Единица для измерения плотности – 1 кг/м³. Числовое значение плотности вещества показывает массу единицы объёма этого вещества.

9. Средняя плотность вещества – физическая величина, равная отношению массы тела к его объёму. Если тело однородное (состоит из одного вещества), то средняя плотность тела равна плотности его вещества.

10. Плотность веществ зависит от их состояния и температуры. При переходе в газообразное состояние плотность всех веществ уменьшается. При переходе из твёрдого состояния в жидкое плотность большинства веществ также уменьшается. Исключение: вода и лёд.

11. Плотность веществ зависит от атмосферного давления (строго говоря, от давления всех тел, включая атмосферный воздух). При увеличении давления плотность всех веществ возрастает.

 

---

Конспект по теме «Масса тела. Плотность вещества».

Следующая тема: Механическое движение

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

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

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

Вес тела во время движения. Состояния невесомости и перегрузки

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

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

   По второму закону Ньютона:

      

   или в проекции на ось :

      

   откуда

      

   По третьему закону Ньютона:

      

2. Если тело движется с ускорением, направленным вертикально вверх, вес тела увеличивается. Такое состояние тела называется перегрузкой.
   По второму закону Ньютона:

      

   или в проекции на ось :

      

   откуда

      

   По третьему закону Ньютона:

      

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

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

   По второму закону Ньютона:

      

   или в проекции на ось :

      

   откуда

      

   По третьему закону Ньютона:

      

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

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

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!