وزن بدن در فیزیک ℹ️ تعریف ، فرمول ، نحوه اندازه گیری آن ، تفاوت آن با جرم ، آنچه تعیین می کند و چه چیزی باعث ایجاد نیروی وزن می شود

وزن و وزن گیجی ابدی است

مفهوم و تعاریف

جرم (با حرف m مشخص می شود) یکی از کمیت های فیزیکی مانند حجم است که میزان ماده را در یک جسم تعیین می کند. پدیده های مختلفی وجود دارد که ارزیابی آن را ممکن می کند. در میان نظریه پردازان عقیده ای وجود دارد که برخی از این پدیده ها ممکن است از یکدیگر مستقل باشند ، اما در طول آزمایشات ، هیچ تفاوتی در نتایج حاصل از روش اندازه گیری جرم یافت نشد:

  • اینرسی با مقاومت بدن در برابر شتاب با زور تعیین می شود.
  • گرانش فعال و منفعل. با نیروی برهم کنش میدان های گرانشی اجسام اندازه گیری می شود.
Картинка

فرد در تماس توده خود با سطح دیگر احساس می کند. ... این می تواند یک صندلی ، پایه زمین ، صندلی فضانورد هنگام شتاب گرفتن در موشک باشد. در این مثال ها ، ما در مورد کمیتی صحبت می کنیم که فیزیکدانان آن را وزن می نامند و از نظر ذهنی به عنوان وزن ظاهری درک می شوند.

تقریباً در تمام موارد داخلی با جرم واقعی اندازه گیری شده برابر است با استثنائات زیر:

  • بدن نسبت به زمین با یک جز a عمودی شتاب دریافت می کند. به عنوان مثال ، در آسانسور یا هواپیما.
  • علاوه بر گرانش زمین ، سایر نیروها نیز بر روی بدن عمل می کنند - گرانش مرکزی ، گرانشی دیگری از بدن ، Archimedean.

رویکرد گرانشی

در بیشتر موارد ، هنگام تعریف مفهوم وزن (تعریف پذیرفته شده P است ، در لاتین به صورت pondus نوشته می شود) ، اصطلاحاً از تعریف گرانشی استفاده می شود. در كتابهای درسی فیزیك ، فرمول وزن برای یك بدن كمیتی را به عنوان نیرویی كه بر اثر جاذبه بر جسم وارد می شود ، توصیف می كند. در زبان ریاضیات ، این با عبارت P = mg تعریف می شود جایی که:

Картинка 1
  • m جرم است.
  • g - شتاب گرانشی.

این فرمول نشان می دهد که وزن در چه اندازه گیری می شود: از نظر کمی در واحدهای مشابه نیرو محاسبه می شود. بنابراین ، طبق سیستم بین المللی واحد (SI) ، P در نیوتن اندازه گیری می شود.

میدان گرانشی زمین یکنواخت نیست و از 0.5 درصد سطح زمین متغیر است. بر این اساس ، مقدار g نیز ناپایدار است. مقدار عمومی پذیرفته شده استاندارد و برابر با 80805/9 مترمربع بر ثانیه نامیده می شود. در مکانهای مختلف سطح زمین ، شتاب واقعی گرانش (m / s2) است:

Экватор
  • خط استوا - 9.7803؛
  • سیدنی - 9.7968؛
  • مسکو - 9.8155 ؛
  • قطب شمال - 9.8322.

در سال 1901 ، سومین کنفرانس عمومی وزن و اندازه گیری تأسیس شد: وزن به معنای کمیتی از همان ماهیت نیرو است ، یعنی آن را به عنوان بردار تعریف می کند ، زیرا نیرو یک مقدار بردار است. با این وجود ، برخی از کتابهای درسی فیزیک مدرسه هنوز P را برای مقیاس در نظر می گیرند.

تعریف تماس

رویکرد دیگر این پدیده را از دیدگاه درک نیرو که وزن بدن نامیده می شود ، توصیف می کند. در این حالت ، P با روش توزین تعیین می شود و به معنای نیرویی است که جسم با آن بر روی تکیه گاه عمل می کند. این روش بسته به جزئیات نتایج متفاوتی را در بر می گیرد.

Картинка 2

به عنوان مثال ، یک جسم در سقوط آزاد تأثیر کمی بر روی تکیه گاه دارد ، با این حال ، در گرانش صفر ، وزن آن مطابق با تعریف گرانش تغییر نمی کند. در نتیجه ، چنین رویکردی نیاز به یافتن بدن مورد بررسی در حالت استراحت ، تحت تأثیر گرانش استاندارد ، بدون تأثیر نیروی گریز از مرکز چرخش زمین دارد.

علاوه بر این ، تشخیص تماس اعوجاج شناوری را کاهش نمی دهد ، که باعث کاهش وزن اندازه گیری شده جسم می شود. در هوا ، بدن نیز تحت تأثیر نیرویی شبیه به آن قرار می گیرد که در آب غوطه ور است. برای اشیایی که چگالی کمی دارند ، تأثیر تأثیرگذاری بیشتر محسوس می شود. نمونه آن بالن پر از هلیم با وزن منفی است. به معنای کلی ، هر عملی تأثیر مخربی بر وزن تماس دارد ، به عنوان مثال:

Гравитация
  • نیروی گریز از مرکز. با چرخش زمین ، اجسام موجود در سطح در معرض نیروهای گریز از مرکز هستند که به سمت خط استوا برجسته تر هستند.
  • تأثیر جاذبه اجسام نجومی دیگر. خورشید و ماه بسته به مسافت ، اجسام سطح زمین را به درجات مختلف جذب می کنند. این تأثیر در سطح خانوار ناچیز است ، اما به طور محسوسی در پدیده هایی مانند فرورفتگی و جریان دریا منعکس می شود.
  • مغناطیسی میدان های مغناطیسی قوی می تواند باعث اجباری شدن اجسام آسیب دیده شود.

تاریخچه مفهوم

Древнегреческие философы

مفاهیم جاذبه و سبک بودن به عنوان خصوصیات ذاتی اجسام فیزیکی فلاسفه یونان باستان ذکر کرده اند ... افلاطون وزن را به عنوان گرایش طبیعی اشیا to برای یافتن نوع خود توصیف کرد. از نظر ارسطو ، سبکی امری در بازیابی نظم عناصر اساسی بود: هوا ، زمین ، آتش و آب. ارشمیدس وزن را نقطه مقابل شناوری می دانست. اولین تعریف تماس توسط اقلیدس داده شد ، و کمیت را به عنوان سبک بودن یک چیز نسبت به چیز دیگر توصیف می کند ، که با تعادل اندازه گیری می شود.

وقتی دانشمندان قرون وسطی دریافتند که در عمل ، سرعت سقوط یک جسم با گذشت زمان افزایش می یابد. آنها مفهوم وزن را تغییر دادند تا روابط علی بین پدیده ها حفظ شود. این مفهوم برای اجسام در حالت استراحت و آنها در حال سقوط گرانش تقسیم شده است.

نتایج قابل توجهی در تئوری توسط گالیله بدست آمد که به این نتیجه رسید که کمیت متناسب با مقدار ماده موجود در جسم است و نه سرعت حرکت آن ، همانطور که فیزیک ارسطو پیشنهاد داده است. کشف قانون جاذبه جهانی توسط نیوتن منجر به جدایی اساسی وزن از خاصیت اساسی اشیا associated مرتبط با اینرسی شد. این دانشمند عوامل محیطی و شناوری را تحریف شرایط اندازه گیری دانست. برای چنین شرایطی ، او اصطلاح وزن ظاهری را ابداع کرد.

Эйнштейн

در قرن 20 ، مفاهیم نیوتنی درباره زمان و مکان مطلق با کار انیشتین به چالش کشیده شدند. نظریه نسبیت همه ناظران را در حال حرکت و شتاب در شرایط مختلف قرار دهید. این امر منجر به ابهام در مورد منظور دقیق از جرم شده است ، که همراه با نیروی گرانش ، اساساً به یک مقدار وابسته به قاب تبدیل شده است.

ابهامات ایجاد شده توسط نسبیت منجر به بحث جدی در جامعه تدریس در مورد چگونگی تعریف وزنه برای دانش آموزان و آنچه باید آنها را نامید می شود. این انتخاب بین درک آن از نیرو ناشی از گرانش زمین و تعریف تماس ناشی از عمل توزین شروع شد.

تفاوت با جرم

سردرگمی در درک تفاوت توده با وزن برای افرادی که به طور دقیق فیزیک نمی خوانند ذاتی است. یک توضیح ساده برای این وجود دارد - به طور معمول ، این اصطلاحات در زندگی روزمره به جای یکدیگر استفاده می شوند. در حالت کلی ، اگر جسم در سطح زمین باشد و بی حرکت باشد ، مقدار جرم برابر خواهد بود با وزن نرمال به کیلوگرم. جدولی که تفاوت بین مفاهیم را روشن می کند به شرح زیر است:

وزن وزن
این خاصیت ماده است. همیشه ثابت. بستگی به عمل گرانش دارد.
یک جسم مادی هرگز صفر نیست. تحت شرایط خاص می تواند صفر باشد.
بسته به مکان تغییر نمی کند. در مکانهای مختلف زمین یا بسته به ارتفاع بالای سطح آن کاهش یا افزایش می یابد.
اسکالر است. برشی که به سمت مرکز زمین یا مرکز گرانشی دیگری است.
با تعادل قابل اندازه گیری است اندازه گیری شده با تعادل بهار.
به طور معمول در گرم و کیلوگرم اندازه گیری می شود. واحد نیرو و وزن یک است - نیوتن (با N مشخص می شود)

اصلی ترین ویژگی تمایز جرم این است که برای دینامیک کلاسیک ، یک مقدار ثابت خاص برای هر بدن است. نسبیت عام انتقال جرم به انرژی و بالعکس را توصیف می کند.

معمولاً مقدار عددی بین m و P روی زمین کاملاً متناسب است. در سطح روزمره ، برای پی بردن به وزن جسمی با جرم شناخته شده ، کافی است به یاد داشته باشید که وزن اجسام معمولاً در نیوتن تقریباً 10 برابر مقدار متر در کیلوگرم است.

روشهای اندازه گیری

در واقع ، وزن را می توان به عنوان نیروی واکنش پشتیبانی به جرم اندازه گیری کرد ، که در مرحله استفاده ظاهر می شود. مقدار وقوع این نیرو از نظر مقدار برابر با P مورد نظر است. می توان آن را با استفاده از تعادل فنر تعیین کرد. از آنجا که نیروی جاذبه ای که باعث انحراف گزارش شده در مقیاس می شود ، می تواند از مکانی به مکان دیگر متفاوت باشد ، مقادیر نیز متفاوت خواهند بود. برای استاندارد سازی ، این نوع کنتورها همیشه در کارخانه با 9.80665 متر بر ثانیه کالیبره می شوند و سپس در کجا مورد استفاده قرار می گیرند ، کالیبره مجدد می شوند.

برای اندازه گیری جرم از مکانیزم اهرمی استفاده می شود. ... از آنجا که هرگونه تغییر در گرانش تأثیر مشابهی بر روی توده های شناخته شده و ناشناخته خواهد داشت ، روش تعادل اجازه می دهد تا نتیجه در هر نقطه از زمین یکسان باشد. فاکتورهای وزنی در این حالت کالیبره شده و با واحد جرم برچسب گذاری می شوند ، بنابراین اهرم تعادل به شما امکان می دهد تا با مقایسه اثر جاذبه روی جسم مورد نظر با تأثیر بر روی استاندارد ، جرم را پیدا کنید.

Весы

در صورت نبود میدان گرانشی به دور از اجرام بزرگ نجومی ، تعادل اهرم کار نخواهد کرد ، اما به عنوان مثال ، در ماه همان مقادیر زمین را نشان می دهد. برخی از این ابزارها ممکن است دارای برچسب واحدهای وزنی باشند ، اما از آنجا که در کارخانه برای گرانش استاندارد کالیبره می شوند ، P را برای شرایط تعیین شده نشان می دهند.

این بدان معنی است که تعادل پرتو برای اندازه گیری جاذبه محلی که بر روی یک جسم کار می کند ، طراحی نشده است. وزن دقیق را می توان با محاسبه با ضرب جرم در مقدار جاذبه محلی جداول مربوطه تعیین کرد.

در سیارات دیگر

Планеты

بر خلاف جرم ، وزن بدن در مکان های مختلف بسته به تغییر مقدار شتاب جاذبه متفاوت است. بزرگی نیروی گرانش در سایر سیارات و همچنین زمین ، نه تنها به جرم آنها ، بلکه به میزان فاصله سطح زمین از مرکز ثقل نیز بستگی دارد.

جدول زیر شتابهای گرانشی مقایسه ای را در سایر سیارات ، خورشید و ماه نشان می دهد. سطح غول های گازی (مشتری ، زحل ، اورانوس و نپتون) به معنای لایه های ابر بیرونی آنها است ، برای خورشید - فوتوسفر. مقادیر موجود در جدول شامل چرخش گریز از مرکز نیست و گرانش واقعی مشاهده شده در نزدیکی قطب ها را منعکس می کند.

جسم نجومی چقدر گرانش از زمین بیشتر است شتاب سطح m / s2
خورشید 27.9 274.1
سیاره تیر 0.377 3.703
سیاره زهره 0.9032 8،872
زمین 1 9.8226
ماه 0.1655 1،625
مریخ 0.3895 3.728
سیاره مشتری 64/2 93/25
زحل 1.139 11.19
اورانوس 0.917 9.01
نپتون 1.148 28/11

برای اینکه وزن خود را در یک سیاره دیگر بدست آورید ، فقط باید آن را در تعداد ضرب ستون مربوطه ضرب کنید. هرچه اندازه گیری به مرکز سیاره نزدیکتر باشد ، مقدار بالاتر خواهد بود و بالعکس. بنابراین ، با وجود این واقعیت که نیروی جاذبه مشتری به دلیل جرم عظیم آن 316 برابر بیشتر از زمین است ، وزن در سطح ابرها ، به دلیل فاصله زیاد آنها از مرکز جرم ، به نظر نمی رسد همانطور که انتظار می رود چشمگیر باشد.

Невесомость

یک اثر جالب دیگر که بی وزنی نامیده می شود ، مشخصه نه تنها فضا است. تحت شرایط مختلف و روی زمین قابل مشاهده است. به عنوان مثال ، در سقوط آزاد ، هیچ حمایتی وجود ندارد که نیرویی از آن استفاده شود ، این بدان معناست که با وجود حضور شتاب گرانش و جرم ، وزن برابر با صفر خواهد بود.

پدیده مشابهی در مورد فضانوردان ایستگاه فضایی بین المللی در مدار زمین رخ می دهد. در واقع ، آن همیشه با ساکنان خود به سطح کره زمین می افتد ، بنابراین ساکنان آن دائما در حالت بی وزنی قرار دارند.

بنابراین ، قانون اصلی توضیح پدیده های مشاهده شده و جلوگیری از سردرگمی با جرم به شرح زیر است: مقدار P همیشه با استفاده از وزنه های تماسی که بین جسم و سطح مرجع قرار می گیرند اندازه گیری می شود. به همین دلیل جسمی که روی ترازو قرار گرفته و با آنها می افتد ، دستگاه را فشار نمی دهد و بر این اساس ، ترازو مقدار صفر را نشان می دهد.

یک منجم آلمانی با نام خانوادگی بایر وجود داشت. او سیستمی را برای تعیین روشنایی ستاره ها ایجاد کرد و آنها را مطابق با الفبای یونانی دیگر مرتب کرد. درخشان ترین آنها با حرف "آلفا" ، سپس "بتا" و غیره آغاز شد. بعداً ، دانشمندان هنگام تصفیه سیستم او اصل را تغییر ندادند ، آنها فقط ستاره های روشن را توزیع کردند: "alpha1" ، 2،3 و غیره

текст при наведении

ستاره درخشان آسمان با تعیین "alpha1" "Regulus"

در فیزیک ، ضخامت و همچنین فاصله (فاصله) و قطر با حرف d نشان داده می شوند.

در اسناد طراحی ، از مشخصات مطابق با GOST 2.321 استفاده می شود.

ضخامت با حرف s نشان داده می شود.

اندازه کلی یا کلی مطابق با GOST با یک حرف بزرگ نشان داده می شود ، به این معنی که ضخامت کل (کلی) باید با حرف S نشان داده شود.

پیرامون مجموع طول تمام اضلاع (یا کل طول تمام مرزهای شکل) است. تقریباً در هر شکل فرمول متفاوتی برای محیط وجود دارد ، مانند مورد مساحت.

در ریاضیات ، به عنوان یک قاعده ، معمول است که محیط یک شکل را با حرف لاتین "P" تعیین می کنند.

به عنوان مثال ، فرمول محیط به صورت زیر است: P = 2 * (a + b).

شما همچنین می توانید این واقعیت را یادداشت کنید که طول یک دایره ، که محیط آن است (زیرا در مورد یک دایره ، طول آن مرز شکل است) ، نه با حرف "P" ، بلکه با نامه نشان داده می شود "C" یا حتی l. اما این یک قاعده مستثنی است ، در همه موارد دیگر با حرف "P" نشان داده می شود.

سرعت در فیزیک یک مشخصه کمی از حرکت یک بدن است ، آن را با حرف V نشان می دهیم. سرعت از نظر عددی برابر با مسیر است (مسیر با S مشخص می شود) که توسط بدن در واحد زمان پیموده می شود ( زمان با t مشخص می شود).

واحد اندازه گیری سرعت متر بر ثانیه (متر بر ثانیه) است.

سمیرا گادجیوا بازیگر و خواننده مشهور داغستانی است ، در 27 ژوئن 1991 در دربنت متولد شد ، در حال حاضر در ماخاچكالا زندگی و كار می كند ، از نظر ملیت لزگینكایی است.

رشد سمیرا حاجیوا حدود 172 سانتی متر است ، این هنرمند دارای صفحات شخصی در شبکه های اجتماعی Instagram و VKontakte است.

شگفت آور است که چگونه بسیاری از افراد ، هنگام استفاده از کلمات "جرم" و "وزن" ، تفاوت خود را از نظر فیزیک نمی فهمند و معنی یکسانی دارند. در همین حال ، این تفاوت اساسی و عظیم است ...

وزن

بیایید با توده شروع کنیم. جرم خصوصیات اینرسی را تعیین می کند. این یعنی چی؟ اینرسی توانایی بدن در مقاومت در برابر تغییر وضعیت حرکت آن تحت تأثیر نیرو است. سعی کنید یک توپ فوتبال را به دلیل اینرسی نورد کنید. و سپس - اتومبیلی که با همان سرعت با اینرسی می چرخد. در حالت دوم ، انجام این کار بسیار دشوارتر است ، زیرا ماشین دارای مواد زیادی است. و می توان گفت که ماشین وزن بیشتری دارد. جرم بر حسب کیلوگرم اندازه گیری می شود و با حرف مشخص می شود m... وزن بدن همیشه ثابت است.

وزن

تا آنجا که به وزن مربوط می شود ، این قدرت است. مانند هر نیروی دیگر ، این یک مقدار بردار است (دارای جهت عمل) و در آن اندازه گیری می شود نیوتن ... طبق تعریف ، وزن نیرویی است که بدن با آن بر روی تکیه گاه یا تعلیق عمل می کند:

Вес и масса – вечная путаница

اگر شخصی با وزن 70 کیلوگرم روی زمین بی حرکت بایستد ، از نظر مکانیک کلاسیک چه نیروهایی به او وارد می شوند؟ فقط دوتا. یکی از آنها نیروی جاذبه است که به صورت عمودی به سمت پایین هدایت می شود. این نیرویی است که زمین با آن شخص را جذب می کند و برابر با حاصل جرم شخص است mدر شتاب جاذبه زمین g(برای زمین - 9.81 متر بر ثانیه ، بیایید این مقدار را تا 10 گرد کنیم). بنابراین ، این نیرو برابر خواهد بود میلی گرم = 70 * 10 = 700 ساعت غالباً این نیرو نیز در کیلوگرم اندازه گیری می شود ، kgf ... مقدار آن برابر است با وزن بدن 1 کیلوگرم ، بنابراین ، مردم عادی اغلب وزن را به کیلوگرم اندازه می گیرند و به همین دلیل است که اغلب با وزن و جرم گیجی ایجاد می شود.

نیروی دوم ، نیروی واکنش تکیه گاه است N... فرد روی زمین فشار می آورد ، و کف در برابر آن مقاومت می کند - دقیقاً با همان نیرویی که نیروی جاذبه دارد. این نیرو در جهت مخالف هدایت می شود و از نظر بزرگی برابر با نیروی جاذبه است. کل نیرو برابر است با F = mg-N = 0 .

ممکن است بپرسید - چرا این همه اگر گرانش و وزن یکسان هستند؟ هیچ کدام از این نوع ، اینها چیزهای کاملاً متفاوتی هستند ، فقط در این مثال منطبق هستند. یک فضانورد را در نظر بگیرید که در حال موشک است. این نیز تحت تأثیر نیروی جاذبه و نیروی عکس العمل پشتیبانی قرار می گیرد ، اما علاوه بر این نیرویی اضافه می شود که فضانورد را همراه با موشک به سمت بالا هل می دهد. در این حالت ، نیروی عکس العمل پشتیبانی Nاز جاذبه فراتر خواهد رفت میلی گرم ، و وزن فضانورد افزایش می یابد ، او بیش از حد را تجربه خواهد کرد ، گرچه نیروی جاذبه و جرم فضانورد تغییر نکرده اند.

Вес и масса – вечная путаница

در حقیقت ، وزن برای فیزیکدانان اصطلاحی ناچیز است. از دیدگاه فیزیک ، صحیح تر است که آن را صرفاً زور بنامیم و کلمه "وزن" فقط ادای احترام به سنت زبانی است.

در شرایط زمینی ، مردم معمولاً وزن و جرم را برابر می کنند و مقیاس برای همه مقیاس ها برای گرانش زمینی کالیبره می شود. با این حال ، مشاهده تعامل وزن و جرم در شرایط دیگری غیر از زمین بسیار جالب است. بنابراین ، بر روی ماه نیروی جاذبه 6 برابر کمتر از زمین است ، وزن فضانورد نیز 6 برابر کمتر خواهد بود. در این حالت ، جرم آن بدون تغییر خواهد ماند. اگر بخواهیم میخ را روی تخته روی ماه بکشیم ، وزن چکش 6 برابر کمتر می شود. اما هنگام برخورد به سر ، همان نیرویی که روی زمین است بر روی ناخن عمل خواهد کرد ، زیرا جرم چکش تغییر نکرده است.

خط پایین. جرم خاصیت جدایی ناپذیر هر بدن است. اگر هسته اصلی ورزش باشد جرم انداختن 7 کیلوگرم بر روی زمین دشوار است ، به رغم واقعیت موجود ، پرتابن آن در گرانش صفر به همان اندازه دشوار خواهد بود وزن صفر خواهد بود

اگر مقاله را دوست داشتید ، در کانال مشترک شوید ، در شبکه های اجتماعی در مورد آن بگویید ، و ما سعی خواهیم کرد چهره خود را از دست ندهیم)

Добавить комментарий