Peso corporal en física ℹ️ definición, fórmula, cómo se mide, en qué se diferencia de la masa, de qué depende la fuerza del peso y qué la causa

El peso y la masa son una confusión eterna

Concepto y definiciones

La masa (denotada por la letra m) es una de las cantidades físicas, como el volumen, que determina la cantidad de materia en un objeto. Hay varios fenómenos que permiten evaluarlo. Existe la opinión entre los teóricos de que algunos de estos fenómenos pueden ser independientes entre sí, pero durante los experimentos, no se encontraron diferencias en los resultados del método de medición de masas:

  • Inercial. Está determinada por la resistencia del cuerpo a la aceleración por la fuerza.
  • Gravitacional activo y pasivo. Se mide por la fuerza de interacción de los campos gravitacionales de los objetos.
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Una persona siente su masa en contacto con otra superficie. ... Puede ser una silla, el firmamento de la tierra, la silla de un astronauta mientras acelera en un cohete. En estos ejemplos, estamos hablando de una cantidad que los físicos llaman peso y que subjetivamente se percibe como un peso aparente.

Es igual a la masa medida real en casi todos los casos domésticos, con las siguientes excepciones:

  • La carrocería recibe una aceleración con componente vertical en relación al suelo. Por ejemplo, en un ascensor o en un avión.
  • Además de la gravedad de la Tierra, otras fuerzas actúan sobre el cuerpo: centrífugas, gravitacionales de otra del cuerpo, Arquímedes.

Enfoque gravitacional

En la mayoría de los casos, al definir el concepto de peso (la designación aceptada es P, en latín se escribe pondus), se utiliza la denominada definición gravitacional. En los libros de texto de física, la fórmula del peso de un cuerpo describe una cantidad como una fuerza que actúa sobre un objeto como resultado de la gravedad. En el lenguaje de las matemáticas, esto se define mediante la expresión P = mg dónde:

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  • m es la masa;
  • g - aceleración gravitacional.

La fórmula implica en qué se mide el peso: cuantitativamente se calcula en las mismas unidades que la fuerza. Por lo tanto, de acuerdo con el Sistema Internacional de Unidades (SI), P se mide en Newtons.

El campo gravitacional de la Tierra no es uniforme y varía dentro del 0,5% sobre la superficie del planeta. Por consiguiente, el valor de g también es inestable. El valor generalmente aceptado se llama estándar y es igual a 9.80665 m / s2. En varios lugares de la superficie de la Tierra, la aceleración gravitacional real es (m / s2):

Экватор
  • ecuador - 9,7803;
  • Sídney - 9,7968;
  • Moscú - 9,8155;
  • Polo Norte - 9.8322.

En 1901, la Tercera Conferencia General de Pesos y Medidas estableció: peso significa cantidad de la misma naturaleza que fuerza, es decir, lo definió como un vector, ya que la fuerza es una cantidad vectorial. Sin embargo, algunos libros de texto de física escolar todavía toman P como escalar.

Definición de contacto

Otro enfoque describe el fenómeno desde el punto de vista de la comprensión de qué fuerza se llama peso corporal. En este caso, P viene determinado por el procedimiento de pesaje y significa la fuerza con la que el objeto actúa sobre el soporte. Este enfoque asume resultados diferentes según los detalles.

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Por ejemplo, un objeto en caída libre tiene poco efecto sobre el soporte, sin embargo, estar en gravedad cero no cambia su peso de acuerdo con la definición gravitacional. En consecuencia, tal enfoque requiere encontrar el cuerpo investigado en reposo, bajo la acción de la gravedad estándar, sin la influencia de la fuerza centrífuga de la rotación de la Tierra.

Además, la detección de contacto no excluye la distorsión por flotabilidad, lo que reduce el peso medido del objeto. En el aire, los cuerpos también se ven afectados por una fuerza similar a la que se sumerge en el agua. Para objetos con baja densidad, el efecto de la influencia se vuelve más notorio. Un ejemplo de esto es un globo lleno de helio de peso negativo. En un sentido general, cualquier acción tiene un efecto distorsionador sobre el peso de contacto, por ejemplo:

Гравитация
  • Fuerza centrífuga. A medida que la Tierra gira, los objetos en la superficie están sujetos a fuerzas centrífugas más pronunciadas hacia el ecuador.
  • La influencia gravitacional de otros cuerpos astronómicos. El sol y la luna atraen objetos en la superficie de la tierra en diversos grados según la distancia. Esta influencia es insignificante a nivel doméstico, pero se refleja notablemente en fenómenos como el reflujo y el flujo del mar.
  • Magnetismo. Los campos magnéticos fuertes pueden hacer que algunos objetos afectados leviten.

Historia del concepto

Древнегреческие философы

Los conceptos de gravedad y ligereza como propiedades inherentes a los cuerpos físicos. mencionado por los filósofos griegos antiguos ... Platón describió el peso como la tendencia natural de los objetos a encontrar su propia especie. Para Aristóteles, la ligereza era una propiedad para restaurar el orden de los elementos básicos: aire, tierra, fuego y agua. Arquímedes veía el peso como lo opuesto a la flotabilidad. La definición del primer contacto la dio Euclides, describiendo la cantidad como la ligereza de una cosa sobre otra, medida por el equilibrio.

Cuando los científicos medievales descubrieron que en la práctica, la velocidad de la caída de un objeto aumentó con el tiempo. Cambiaron el concepto de peso para preservar las relaciones causales entre fenómenos. El concepto se dividió para cuerpos en reposo y aquellos en caída gravitacional.

Galileo logró resultados teóricos significativos, que llegó a la conclusión de que la cantidad es proporcional a la cantidad de materia en el objeto y no a la velocidad de su movimiento, como sugiere la física de Aristóteles. El descubrimiento de Newton de la ley de la gravitación universal condujo a la separación fundamental del peso de la propiedad fundamental de los objetos asociados con la inercia. El científico consideró que los factores ambientales y la flotabilidad eran una distorsión de las condiciones de medición. Para tales circunstancias, acuñó el término peso aparente.

Эйнштейн

En el siglo XX, los conceptos newtonianos de tiempo y espacio absolutos fueron desafiados por el trabajo de Einstein. Teoría de la relatividad poner a todos los observadores, moviéndose y acelerando, en diferentes condiciones. Esto llevó a la ambigüedad en cuanto a qué se entiende exactamente por masa, que, junto con la fuerza gravitacional, se ha convertido en una cantidad esencialmente dependiente del marco.

Las ambigüedades generadas por la relatividad han llevado a un serio debate en la comunidad docente sobre cómo definir los pesos para los estudiantes y cómo debería llamarse. La elección comenzó a residir entre entenderlo como una fuerza provocada por la gravedad de la Tierra, y una definición de contacto que surge del acto de pesar.

Diferencias con masa

La confusión en la comprensión de cómo la masa se diferencia del peso es inherente a las personas que no estudian física en detalle. Hay una explicación simple para esto: por regla general, estos términos se usan indistintamente en la vida cotidiana. En general, si el cuerpo está en la superficie de la tierra y está estacionario, el valor de la masa será igual al escalar del peso en kilogramos. Una tabla que aclara la diferencia entre los conceptos se ve así:

Peso El peso
Es una propiedad de la materia. Siempre constante. Depende de la acción de la gravedad.
Un objeto material nunca es cero. Puede ser cero en determinadas condiciones.
No cambia según la ubicación. Disminuye o aumenta en diferentes lugares de la Tierra o dependiendo de la altura sobre su superficie.
Es un escalar. Un vector que apunta hacia el centro de la tierra u otro centro gravitacional.
Puede medirse con balanza Medido con una balanza de resorte.
Normalmente se mide en gramos y kilogramos. La unidad de fuerza y ​​peso es uno - Newton (denotado como N)

La principal propiedad distintiva de la masa es que para la dinámica clásica es una cantidad invariante específica para cada cuerpo. La relatividad general describe la transición de masa a energía y viceversa.

Por lo general, el valor numérico entre my P en la Tierra es estrictamente proporcional. A nivel cotidiano, para conocer el peso de un cuerpo de masa conocida, basta recordar que los objetos suelen pesar en newton aproximadamente 10 veces el valor de m en kilogramos.

Métodos de medición

De hecho, el peso se puede medir como la fuerza de reacción del soporte a la masa, apareciendo en el punto de aplicación. La magnitud de la ocurrencia de esta fuerza es igual en valor a la P. deseada Se puede determinar usando un balance de resorte. Dado que la fuerza de gravedad que causa la deflexión informada en la escala puede variar de un lugar a otro, los valores también diferirán. Para la estandarización, este tipo de medidor siempre se calibra en fábrica a 9.80665 m / s2 y luego se vuelve a calibrar donde se utilizará.

Se utiliza un mecanismo de palanca para medir la masa. ... Dado que cualquier cambio en la gravedad tendrá el mismo efecto en masas conocidas y desconocidas, el método de equilibrio permite que el resultado sea el mismo en cualquier lugar de la Tierra. Los factores de ponderación en este caso están calibrados y etiquetados en unidades de masa, por lo que la palanca de equilibrio le permite encontrar la masa comparando el efecto de atracción sobre el objeto objetivo con el efecto sobre el estándar.

Весы

En ausencia de un campo gravitacional alejado de grandes cuerpos astronómicos, el equilibrio de la palanca no funcionará, pero, por ejemplo, en la Luna mostrará los mismos valores que en la Tierra. Algunos de estos instrumentos pueden estar etiquetados en unidades de peso, pero como están calibrados en la fábrica para la gravedad estándar, mostrarán P para las condiciones para las que están configurados.

Esto significa que el equilibrio del haz no está diseñado para medir la gravedad local que actúa sobre un objeto. El peso exacto se puede determinar mediante cálculo multiplicando la masa por el valor de gravedad local de las tablas correspondientes.

En otros planetas

Планеты

A diferencia de la masa, el peso corporal en diferentes lugares varía según el cambio en el valor de la aceleración gravitacional. La magnitud de la fuerza de gravedad en otros planetas, así como en la Tierra, depende no solo de su masa, sino también de qué tan lejos está la superficie del centro de gravedad.

La siguiente tabla muestra las aceleraciones gravitacionales comparativas en otros planetas, el Sol y la Luna. La superficie de los gigantes gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) significa sus capas de nubes externas, para el Sol, la fotosfera. Los valores de la tabla no incluyen la rotación centrífuga y reflejan la gravedad real observada cerca de los polos.

Objeto astronómico ¿Cuánta gravedad supera a la Tierra? Aceleración superficial m / s2
El sol 27,9 274,1
Mercurio 0.377 3.703
Venus 0.9032 8.872
tierra 1 9.8226
Luna 0.1655 1,625
Marte 0.3895 3.728
Júpiter 2,64 25,93
Saturno 1,139 11.19
Urano 0,917 9.01
Neptuno 1,148 11.28

Para obtener su propio peso en otro planeta, solo necesita multiplicarlo por el número de multiplicidad de la columna correspondiente. Cuanto más cerca del centro del planeta se realice la medición, mayor será el valor y viceversa. Por tanto, a pesar de que la fuerza gravitacional de Júpiter por su enorme masa es 316 veces mayor que la de la Tierra, el peso al nivel de las nubes, por su gran distancia del centro de masa, no parece tan impresionante como cabría esperar.

Невесомость

Otro efecto interesante, llamado ingravidez, es característico no solo del espacio. Se puede observar en diversas circunstancias y en la Tierra. Por ejemplo, en caída libre, no hay ningún soporte al que se le aplique una fuerza, lo que significa que el peso será igual a cero, a pesar de la presencia de la aceleración de la gravedad y la masa.

Un fenómeno similar ocurre con los astronautas de la Estación Espacial Internacional en órbita terrestre. De hecho, siempre cae con sus habitantes a la superficie del planeta, por lo que sus habitantes están constantemente en un estado de ingravidez.

Por tanto, la regla principal para explicar los fenómenos observados y evitar la confusión con la masa es la siguiente: el valor de P siempre se mide utilizando pesos de contacto colocados entre el objeto y la superficie de referencia. Es por eso que un cuerpo colocado en la balanza y cayendo con ellas no presionará el dispositivo, y la balanza, en consecuencia, mostrará un valor cero.

Había un astrónomo alemán de apellido Bayer que desarrolló un sistema para determinar el brillo de las estrellas y las ordenó de acuerdo con el otro alfabeto griego: las más brillantes comenzaban con la letra "alfa", luego "beta" y así sucesivamente. Posteriormente, los científicos no cambiaron el principio al refinar su sistema, simplemente distribuyeron las estrellas brillantes: "alpha1", 2,3, etc.

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estrella brillante del cielo con la designación "alpha1" "Regulus"

En física, el grosor, así como la distancia (distancia) y el diámetro, se indican con la letra d.

En la documentación de diseño, las designaciones se utilizan de acuerdo con GOST 2.321.

El grosor se indica con la letra s.

El tamaño total o general de acuerdo con GOST se indica con una letra mayúscula, lo que significa que el grosor total (general) debe indicarse con la letra S.

El perímetro es la suma de las longitudes de todos los lados (o la longitud total de todos los límites de la forma). Casi todas las formas tienen una fórmula diferente para el perímetro, como es el caso del área.

En matemáticas, por regla general, se acostumbra designar el perímetro de una figura con la letra latina "P".

Por ejemplo, la fórmula del perímetro se ve así: P = 2 * (a + b).

También puede observar el hecho de que la longitud de un círculo, que es su perímetro (ya que en el caso de un círculo, su longitud es el borde de la figura), no se indica con la letra "P", sino con la letra "C" o incluso l. Pero esto es más bien una excepción a la regla, en todos los demás casos se indica con la letra "P".

La velocidad en física es una característica cuantitativa del movimiento de un cuerpo, se denota con la letra V.La velocidad es numéricamente igual al camino (el camino se denota con S) atravesado por el cuerpo por unidad de tiempo ( el tiempo se denota por t).

La unidad de medida de la velocidad es el metro por segundo (m / s).

Samira Gadzhieva es una famosa actriz y cantante de Daguestán, nació en Derbent el 27 de junio de 1991, actualmente vive y trabaja en Makhachkala, es lezginka por nacionalidad.

El crecimiento de Samira Hajiyeva es de unos 172 centímetros, la artista tiene páginas personales en las redes sociales Instagram y VKontakte.

Es asombroso cuántas personas, al usar las palabras "masa" y "peso", no comprenden su diferencia desde el punto de vista de la física y significan lo mismo. Mientras tanto, esta diferencia es fundamental y enorme ...

Peso

Empecemos por la masa. La masa determina las propiedades inerciales de un cuerpo. ¿Qué significa esto? La inercia es la capacidad del cuerpo para resistir un cambio en su estado de movimiento bajo la influencia de la fuerza. Trate de evitar que un balón de fútbol ruede por inercia. Y luego, un automóvil rodando a la misma velocidad por inercia. En este último caso, es mucho más difícil hacer esto, porque el coche tiene mucha materia. Y podemos decir que el coche tiene más peso. La masa se mide en kilogramos y se indica con la letra m... El peso corporal siempre es constante.

El peso

Cuando se trata de peso, es fuerza. Como cualquier otra fuerza, es una cantidad vectorial (que tiene una dirección de acción) y se mide en newtons ... Por definición, el peso es la fuerza con la que un cuerpo actúa sobre un soporte o suspensión:

Вес и масса – вечная путаница

Si una persona que pesa 70 kg permanece inmóvil en el suelo, ¿qué fuerzas actúan sobre ella desde el punto de vista de la mecánica clásica? Sólo dos. Uno de ellos es la gravedad dirigida verticalmente hacia abajo. Esta es la fuerza con la que la Tierra atrae a una persona, y es igual al producto de la masa de la persona. maceleración de caída libre g(para la Tierra - 9,81 m / s2, redondeemos este valor a 10). Por tanto, esta fuerza será igual a mg = 70 * 10 = 700H. Esta fuerza a menudo también se mide en kilogramos de fuerza, kgf ... Su valor es igual al peso de un cuerpo que pesa 1 kg, por lo tanto, la gente común suele medir el peso en kilogramos y es por eso que a menudo surge la confusión con el peso y la masa.

La segunda fuerza es la fuerza de reacción del soporte. N... Una persona presiona el piso y el piso lo resiste, exactamente con la misma fuerza que la fuerza de la gravedad. Esta fuerza se dirige en la dirección opuesta y es igual en magnitud a la fuerza de gravedad. La fuerza total es F = mg-N = 0 .

Puede preguntarse: ¿por qué todo esto si la gravedad y el peso son lo mismo? Nada de eso, son cosas completamente diferentes, simplemente coinciden en este ejemplo. Considere el despegue de un astronauta en un cohete. También se ve afectado por la fuerza de gravedad y la fuerza de reacción del soporte, pero a esto se suma la fuerza que empuja al astronauta hacia arriba junto con el cohete. En este caso, la fuerza de reacción del soporte Nexcederá la gravedad mg , y el peso del astronauta aumentará, experimentará una sobrecarga, aunque la fuerza de gravedad y la masa del astronauta no hayan cambiado.

Вес и масса – вечная путаница

De hecho, el peso es un término insignificante para los físicos. Desde el punto de vista de la física, es más correcto llamarlo simplemente fuerza, y la palabra "peso" es solo un tributo a la tradición lingüística.

En condiciones terrestres, las personas suelen equiparar peso y masa, y la escala de todas las escalas está calibrada para la gravedad terrestre. Sin embargo, la interacción del peso y la masa es muy interesante de observar en condiciones distintas de la Tierra. Entonces, en la Luna, la fuerza de gravedad es 6 veces menor que la de la Tierra, respectivamente, el peso del astronauta también será 6 veces menor. En este caso, su masa permanecerá sin cambios. Si intentamos clavar un clavo en una tabla en la luna, el martillo pesará 6 veces menos. Pero al golpear la cabeza, actuará sobre el clavo con la misma fuerza que en la Tierra, porque la masa del martillo no ha cambiado.

La línea de fondo. La masa es una propiedad inseparable de cualquier organismo. Si el núcleo deportivo masa 7 kg es difícil de arrojar a la Tierra, será igualmente difícil arrojarlo en gravedad cero, a pesar de que el peso será cero.

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