Kropsvægt i fysik definition️ definition, formel, hvordan det måles, hvordan det adskiller sig fra masse, hvad vægtens styrke afhænger af, og hvad der forårsager det

Vægt og masse er evig forvirring

Koncept og definitioner

Masse (betegnet med bogstavet m) er en af ​​de fysiske størrelser, såsom volumen, der bestemmer mængden af ​​stof i et objekt. Der er flere fænomener, der gør det muligt at evaluere det. Der er en opfattelse blandt teoretikere, at nogle af disse fænomener kan være uafhængige af hinanden, men under eksperimenterne blev der ikke fundet nogen forskelle i resultaterne fra metoden til massemålinger:

  • Inerti. Det bestemmes af kroppens modstand mod acceleration med magt.
  • Aktiv og passiv tyngdekraft. Det måles ved interaktionskraften mellem objekternes tyngdefelter.
Картинка

En person føler deres masse i kontakt med en anden overflade. ... Det kan være en stol, jordens himmel, en astronautstol, mens den accelererer i en raket. I disse eksempler taler vi om en mængde, som fysikere kalder vægt og subjektivt opfattes som en tilsyneladende vægt.

Den er lig med den faktisk målte masse i næsten alle indenlandske tilfælde med følgende undtagelser:

  • Kroppen modtager acceleration med en lodret komponent i forhold til jorden. For eksempel i en elevator eller et fly.
  • Ud over Jordens tyngdekraft virker andre kræfter på kroppen - centrifugal, tyngdekraften for en anden fra kroppen, Archimedean.

Gravitationel tilgang

I de fleste tilfælde, når man definerer begrebet vægt (den accepterede betegnelse er P, på latin er det skrevet som pondus), anvendes den såkaldte gravitationsdefinition. I fysikbøger beskriver vægtformlen for en krop en størrelse som en kraft, der virker på et objekt som et resultat af tyngdekraften. På matematikens sprog defineres dette ved udtrykket P = mg hvor:

Картинка 1
  • m er massen;
  • g - tyngdeacceleration.

Formlen antyder, hvad vægten måles i: den beregnes kvantitativt i de samme enheder som kraften. Derfor måles P ifølge det internationale system for enheder (SI) i Newton.

Jordens tyngdefelt er ikke ensartet og varierer inden for 0,5% over planetens overflade. Følgelig er værdien af ​​g også ustabil. Den generelt accepterede værdi kaldes standarden og er lig med 9,80665 m / s2. Flere steder på jordens overflade er den faktiske tyngdeacceleration (m / s2):

Экватор
  • ækvator - 9,7803;
  • Sydney - 9.7968;
  • Moskva - 9.8155;
  • Nordpolen - 9.8322.

I 1901 blev den tredje generalkonference om vægte og målinger oprettet: vægt betyder mængde af samme art som kraft, dvs. det definerede den som en vektor, da kraft er en vektormængde. Ikke desto mindre tager nogle skolefysiske lærebøger stadig P til en skalar.

Kontaktdefinition

En anden tilgang beskriver fænomenet fra synspunktet om at forstå, hvilken kraft der kaldes kropsvægt. I dette tilfælde bestemmes P af vejeproceduren og betyder den kraft, hvormed objektet virker på understøtningen. Denne tilgang forudsætter forskellige resultater afhængigt af detaljerne.

Картинка 2

For eksempel har et objekt i frit fald kun ringe effekt på understøtningen, men at være i nul tyngdekraft ændrer ikke sin vægt i overensstemmelse med tyngdekraftsdefinitionen. Derfor kræver en sådan tilgang at finde det undersøgte legeme i ro under virkningen af ​​standard tyngdekraften uden indflydelse af den centrifugale kraft af jordens rotation.

Desuden udelukker kontaktdetektering ikke opdrift, som reducerer genstandens målte vægt. I luft påvirkes kroppe også af en styrke, der ligner den, der nedsænkes i vand. For objekter med lav densitet bliver virkningen af ​​indflydelsen mere synlig. Et eksempel på dette er en heliumfyldt ballon med negativ vægt. Generelt har enhver handling en forvrængende virkning på kontaktvægten, for eksempel:

Гравитация
  • Centrifugal kraft. Når jorden roterer, er genstande på overfladen udsat for centrifugalkræfter, der er mere udtalt mod ækvator.
  • Gravitationsindflydelse fra andre astronomiske legemer. Solen og månen tiltrækker genstande på jordens overflade i varierende grad afhængigt af afstanden. Denne indflydelse er ubetydelig på husstandsniveau, men afspejles mærkbart i fænomener som havets ebbe og strøm.
  • Magnetisme. Stærke magnetfelter kan få nogle berørte genstande til at svæve.

Konceptets historie

Древнегреческие философы

Begreberne tyngdekraft og lethed som fysiske legems iboende egenskaber nævnt af gamle græske filosoffer ... Platon beskrev vægt som objekternes naturlige tendens til at finde deres egen slags. For Aristoteles var lethed en egenskab til at gendanne rækkefølgen af ​​de grundlæggende elementer: luft, jord, ild og vand. Archimedes betragtede vægten som det modsatte af opdrift. Den første kontaktdefinition blev givet af Euclid, der beskriver mængde som lethed i en ting over en anden målt ved balance.

Da middelalderlige forskere opdagede, at hastigheden på et faldende objekt i praksis steg med tiden. De ændrede vægtbegrebet for at bevare årsagsforhold mellem fænomener. Konceptet blev delt for kroppe i hvile og dem i tyngdekraften.

Væsentlige resultater i teorien blev opnået af Galileo, der kom til den konklusion, at mængden er proportional med mængden af ​​stof i objektet og ikke med hastigheden på dets bevægelse, som foreslået af Aristoteles fysik. Newtons opdagelse af loven om universel tyngdekraft førte til den grundlæggende adskillelse af vægt fra den grundlæggende egenskab af genstande forbundet med inerti. Forskeren betragtede miljøfaktorer og opdrift som en forvrængning af målebetingelserne. Under sådanne omstændigheder opfandt han udtrykket tilsyneladende vægt.

Эйнштейн

I det 20. århundrede blev newtonske begreber om absolut tid og rum udfordret af Einsteins arbejde. Relativitetsteori sæt alle observatører, bevægende og accelererende, under forskellige forhold. Dette førte til tvetydighed om, hvad der præcist menes med masse, som sammen med tyngdekraften er blevet en i det væsentlige rammeafhængig størrelse.

De uklarheder, der er genereret af relativitet, har ført til en seriøs debat i undervisningssamfundet om, hvordan man definerer vægte for studerende og hvad man skal kalde dem. Valget begyndte at ligge mellem at forstå det som en kraft forårsaget af jordens tyngdekraft og en kontaktdefinition, der stammer fra vejningen.

Forskelle med masse

Forvirring i at forstå, hvordan masse adskiller sig fra vægt, er iboende for mennesker, der ikke studerer fysik i detaljer. Der er en simpel forklaring på dette - som regel bruges disse udtryk om hinanden i hverdagen. Generelt, hvis kroppen er på jordoverfladen og er stationær, vil massens værdi være lig med vægten i kg. En tabel, der tydeliggør forskellen mellem begreberne, ser sådan ud:

Vægt Vægten
Det er en sagens egenskab. Altid konstant. Afhænger af tyngdekraftens virkning.
Et materielt objekt er aldrig nul. Kan være nul under visse betingelser.
Ændrer sig ikke afhængigt af placering. Fald eller øges forskellige steder på jorden eller afhængigt af højden over dens overflade.
Det er en skalar. En vektor, der peger mod midten af ​​jorden eller et andet tyngdepunkt.
Kan måles med balance Målt med en fjederbalance.
Typisk målt i gram og kg. Enhedens kraft og vægt er en - Newton (betegnet som N)

Den vigtigste kendetegnende egenskab ved masse er, at det for klassisk dynamik er en specifik invariant mængde for hver krop. Generel relativitetsteori beskriver overgangen mellem masse til energi og omvendt.

Normalt er den numeriske værdi mellem m og P på jorden strengt proportional. For at finde ud af vægten af ​​en krop med en kendt masse på dagligdag er det nok at huske, at genstande normalt vejer i newton ca. 10 gange mere end værdien af ​​m i kg.

Målemetoder

Faktisk kan vægten måles som reaktionskraften af ​​bæreren til massen, der vises på applikationsstedet. Størrelsen af ​​forekomsten af ​​denne kraft er lig med værdien til den krævede P. Den kan bestemmes ved hjælp af en fjederbalance. Da tyngdekraften, der forårsager den rapporterede afbøjning på skalaen, kan variere fra sted til sted, vil værdierne også variere. Til standardisering kalibreres denne type målere altid fra fabrikken til 9,80665 m / s2 og kalibreres derefter igen, hvor den vil blive brugt.

En håndtagsmekanisme bruges til at måle masse ... Da ændringer i tyngdekraften vil have den samme effekt på kendte og ukendte masser, tillader balancemetoden, at resultatet er det samme overalt på Jorden. Vægtningsfaktorerne i dette tilfælde er kalibreret og markeret i masseenheder, så balanceringshåndtaget giver dig mulighed for at finde massen ved at sammenligne virkningen af ​​tiltrækning på målobjektet med effekten på standarden.

Весы

I mangel af et tyngdefelt langt fra store astronomiske kroppe, fungerer balancens løftestang ikke, men for eksempel på månen viser den de samme værdier som på Jorden. Nogle af disse instrumenter kan mærkes i vægtenheder, men da de er kalibreret på fabrikken til standard tyngdekraft, viser de P for de betingelser, de er indstillet til.

Dette betyder, at strålebalancen ikke er designet til at måle den lokale tyngdekraft på en genstand. Den nøjagtige vægt kan bestemmes ved beregning ved at multiplicere massen med den lokale tyngdekraftsværdi fra de tilsvarende tabeller.

På andre planeter

Планеты

I modsætning til masse varierer kropsvægt forskellige steder afhængigt af ændringen i værdien af ​​tyngdeacceleration. Størrelsen af ​​tyngdekraften på andre planeter såvel som på Jorden afhænger ikke kun af deres masse, men også af hvor langt overfladen er fra tyngdepunktet.

Tabellen nedenfor viser de komparative tyngdeaccelerationer på andre planeter, Solen og Månen. Overfladen for gasgiganter (Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun) betyder deres ydre skylag for solen - fotosfæren. Værdierne i tabellen inkluderer ikke centrifugalrotation og afspejler den faktiske tyngdekraft observeret nær polerne.

Astronomisk objekt Hvor meget tyngdekraften overstiger Jorden Overfladeacceleration m / s2
Solen 27.9 274.1
Kviksølv 0,377 3.703
Venus 0,9032 8.872
jorden 1 9,8226
Måne 0,1665 1.625
Mars 0,3895 3.728
Jupiter 2.64 25,93
Saturn 1.139 11.19
Uranus 0,917 9.01
Neptun 1.148 11.28

For at få din egen vægt på en anden planet er du bare nødt til at gange den med multiplikationsnummeret fra den tilsvarende kolonne. Jo tættere på midten af ​​planeten målingen foretages, jo højere vil værdien være og omvendt. Derfor, på trods af at Jupiters tyngdekraft på grund af dens enorme masse er 316 gange højere end Jorden, ser vægten på skyernes niveau ikke ud på grund af deres store afstand fra massecentret imponerende som man kunne forvente.

Невесомость

En anden interessant effekt, kaldet vægtløshed, er ikke kun karakteristisk for plads. Det kan observeres under forskellige omstændigheder og på Jorden. For eksempel i frit fald er der ingen støtte, som en kraft vil blive anvendt på, hvilket betyder, at vægten vil være lig med nul på trods af tilstedeværelsen af ​​tyngdekraften og massen.

Et lignende fænomen forekommer med astronauterne fra den internationale rumstation i jorden. Faktisk falder det altid sammen med sine indbyggere til planetens overflade, så dets indbyggere er konstant i en tilstand af vægtløshed.

Således er hovedreglen, der forklarer de observerede fænomener og undgår forveksling med masse, som følger: Værdien af ​​P måles altid ved hjælp af kontaktvægte placeret mellem objektet og referenceoverfladen. Det er grunden til, at et legeme, der er placeret på vægten og falder sammen med dem, ikke trykker på enheden, og skalaen viser derfor en nulværdi.

Der var en tysk astronom med efternavnet Bayer. Han udviklede et system til bestemmelse af stjernernes lysstyrke og arrangerede dem i overensstemmelse med det andet græske alfabet. Det lyseste begyndte med bogstavet "alfa", derefter "beta" og så videre. Senere ændrede forskerne ikke princippet, når de raffinerede hans system, de distribuerede bare de lyse stjerner: "alpha1", 2,3 osv.

текст при наведении

lys himmelstjerne med betegnelsen "alpha1" "Regulus"

I fysik er tykkelse såvel som afstand (afstand) og diameter angivet med bogstavet d.

I designdokumentationen anvendes betegnelser i henhold til GOST 2.321.

Tykkelsen er angivet med bogstavet s.

Den samlede eller samlede størrelse ifølge GOST er angivet med et stort bogstav, hvilket betyder, at den samlede (samlede) tykkelse skal angives med bogstavet S.

Omkredsen er summen af ​​længderne på alle sider (eller den samlede længde af alle formens grænser). Næsten enhver form har en anden formel for omkredsen, som det er tilfældet med arealet.

I matematik er det som regel almindeligt at betegne omkredsen af ​​en figur med det latinske bogstav "P".

For eksempel ser perimeterformlen sådan ud: P = 2 * (a + b).

Du kan også bemærke det faktum, at længden af ​​en cirkel, som er dens omkreds (da i tilfælde af en cirkel er dens længde grænsen til figuren), er ikke betegnet med bogstavet "P", men med bogstavet "C" eller endda l. Men dette er snarere en undtagelse fra reglen, i alle andre tilfælde er det angivet med bogstavet "P".

Hastighed i fysik er et kvantitativt kendetegn ved bevægelsen af ​​en krop, den er betegnet med bogstavet V. Hastigheden er numerisk lig med stien (stien er betegnet med S) gennemkørt af kroppen pr. tid er betegnet med t).

Måleenheden for hastighed er meter pr. Sekund (m / s).

Samira Gadzhieva er en berømt dagestansk skuespillerinde og sanger, blev født i Derbent den 27. juni 1991, bor og arbejder i øjeblikket i Makhachkala, er en Lezginka af nationalitet.

Samira Hajiyevas vækst er omkring 172 centimeter, kunstneren har personlige sider på de sociale netværk Instagram og VKontakte.

Det er forbløffende, hvor mange mennesker, når de bruger ordene "masse" og "vægt", ikke forstår deres forskel ud fra fysikens synspunkt og betyder det samme. I mellemtiden er denne forskel grundlæggende og enorm ...

Vægt

Lad os starte med massen. Masse bestemmer kroppens inertiale egenskaber. Hvad betyder det? Inerti er kroppens evne til at modstå en ændring i dets bevægelsestilstand under påvirkning af kraft. Prøv at stoppe en fodbold, der ruller efter inerti. Og så - en bil, der ruller i samme hastighed af inerti. I sidstnævnte tilfælde er det meget sværere at gøre dette, fordi bilen har meget stof. Og vi kan sige, at bilen har mere vægt. Massen måles i kg og betegnes med bogstavet m... Kropsvægt er altid konstant.

Vægten

Når det kommer til vægt, er det styrke. Som enhver anden kraft er det en vektormængde (med en handlingsretning), og den måles i newtoner ... Per definition er vægt den kraft, hvormed et legeme virker på en støtte eller suspension:

Вес и масса – вечная путаница

Hvis en person, der vejer 70 kg, står ubevægelig på gulvet, hvilke kræfter påvirker ham ud fra klassisk mekanikers synspunkt? Bare to. En af dem er tyngdekraften rettet lodret nedad. Dette er den kraft, som Jorden tiltrækker en person med, og den er lig med produktet af personens masse mfrit fald acceleration g(for Jorden - 9,81 m / s2, lad os afrunde denne værdi op til 10). Således vil denne kraft være lig med mg = 70 * 10 = 700H. Denne kraft måles ofte også i kilo-kraft, kgf ... Dens værdi er lig med vægten af ​​et legeme, der vejer 1 kg, derfor måler almindelige mennesker ofte vægten i kg, og derfor opstår forvirring ofte med vægt og masse.

Den anden kraft er understøttelsens reaktionskraft N... En person trykker på gulvet, og gulvet modstår det - med nøjagtig samme kraft som tyngdekraften. Denne kraft er rettet i den modsatte retning og er lig med tyngdekraften i størrelse. Den samlede kraft er F = mg-N = 0 .

Du kan spørge - hvorfor alt dette, hvis tyngdekraften og vægten er den samme? Intet af den slags, disse er helt forskellige ting, de falder bare sammen i dette eksempel. Overvej en astronaut i en raket, der starter. Det påvirkes også af tyngdekraften og understøttelsens reaktionskraft, men derudover tilføjes den kraft, der skubber astronauten opad sammen med raketten. I dette tilfælde er understøttelsens reaktionskraft Nvil overstige tyngdekraften mg , og astronautens vægt vil stige, vil han opleve en overbelastning, selvom tyngdekraften og astronautens masse ikke har ændret sig.

Вес и масса – вечная путаница

Faktisk er vægt et ubetydeligt udtryk for fysikere. Fra fysikens synspunkt er det mere korrekt at kalde det simpelthen kraft, og ordet "vægt" er blot en hyldest til den sproglige tradition.

Under jordiske forhold svarer folk normalt til vægt og masse, og skalaen for alle skalaer er kalibreret til jordens tyngdekraft. Samspillet mellem vægt og masse er imidlertid meget interessant at observere under andre forhold end Jorden. Så på månen er tyngdekraften henholdsvis 6 gange mindre end Jorden, astronautens vægt vil også være 6 gange mindre. I dette tilfælde forbliver dens masse uændret. Hvis vi prøver at hamre et søm ind i et bord på månen, vejer hammeren 6 gange mindre. Men når du rammer hovedet, vil det virke på neglen med samme kraft som på Jorden, fordi hammerens masse ikke har ændret sig.

Bundlinjen. Masse er en uadskillelig egenskab af ethvert legeme. Hvis sportskernen masse 7 kg er svært at kaste på jorden, det vil være lige så svært at kaste det i nul tyngdekraft, på trods af at det er vægten vil være nul.

Hvis du kunne lide artiklen, skal du abonnere på kanalen, fortælle os om den på sociale netværk, så prøver vi ikke at miste vores ansigt)

Добавить комментарий