Poids corporel en physique ℹ️ définition, formule, comment il est mesuré, en quoi il diffère de la masse, de quoi dépend la force du poids et ce qui la cause

Le poids et la masse sont une confusion éternelle

Concept et définitions

La masse (indiquée par la lettre m) est l'une des quantités physiques, telles que le volume, qui déterminent la quantité de matière dans un objet. Il existe plusieurs phénomènes qui permettent de l'évaluer. Il y a une opinion parmi les théoriciens que certains de ces phénomènes peuvent être indépendants les uns des autres, mais au cours des expériences, aucune différence n'a été trouvée dans les résultats de la méthode des mesures de masse:

  • Inertiel. Il est déterminé par la résistance du corps à l'accélération par la force.
  • Gravitationnel actif et passif. Elle est mesurée par la force d'interaction des champs gravitationnels des objets.
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Une personne sent sa masse en contact avec une autre surface. ... Cela peut être une chaise, le firmament terrestre, une chaise d'astronaute en accélérant dans une fusée. Dans ces exemples, nous parlons d'une quantité que les physiciens appellent poids, et subjectivement perçue comme un poids apparent.

Elle est égale à la masse réelle mesurée dans presque tous les cas domestiques, avec les exceptions suivantes:

  • Le corps reçoit une accélération avec une composante verticale par rapport au sol. Par exemple, dans un ascenseur ou un avion.
  • En plus de la gravité de la Terre, d'autres forces agissent sur le corps - centrifuge, gravitationnelle d'une autre du corps, Archimède.

Approche gravitationnelle

Dans la plupart des cas, lors de la définition du concept de poids (la désignation acceptée est P, en latin, elle s'écrit pondus), la définition dite gravitationnelle est utilisée. Dans les manuels de physique, la formule de poids d'un corps décrit une quantité comme une force agissant sur un objet sous l'effet de la gravité. Dans le langage des mathématiques, cela est défini par l'expression P = mg où:

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  • m est la masse;
  • g - accélération gravitationnelle.

La formule implique en quoi le poids est mesuré: quantitativement, il est calculé dans les mêmes unités que la force. Par conséquent, selon le Système international d'unités (SI), P est mesuré en newtons.

Le champ gravitationnel de la Terre n'est pas uniforme et varie de 0,5% à la surface de la planète. En conséquence, la valeur de g est également instable. La valeur généralement acceptée est appelée la norme et égale à 9,80665 m / s2. À divers endroits de la surface de la Terre, l'accélération gravitationnelle réelle est (m / s2):

Экватор
  • équateur - 9,7803;
  • Sydney: 9,7968;
  • Moscou - 9,8155;
  • Pôle Nord - 9.8322.

En 1901, la troisième Conférence générale des poids et mesures a établi: le poids signifie la quantité de même nature que la force, c'est-à-dire qu'il l'a défini comme un vecteur, puisque la force est une quantité vectorielle. Néanmoins, certains manuels scolaires de physique prennent toujours P pour un scalaire.

Définition du contact

Une autre approche décrit le phénomène du point de vue de la compréhension de la force appelée poids corporel. Dans ce cas, P est déterminé par la procédure de pesée et désigne la force avec laquelle l'objet agit sur le support. Cette approche suppose des résultats différents selon les détails.

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Par exemple, un objet en chute libre a peu d'effet sur le support, cependant, être en apesanteur ne change pas son poids conformément à la définition gravitationnelle. Par conséquent, une telle approche nécessite de retrouver le corps étudié au repos, sous l'action de la gravité standard, sans l'influence de la force centrifuge de la rotation de la Terre.

De plus, la détection de contact n'exclut pas la distorsion de flottabilité, ce qui réduit le poids mesuré de l'objet. Dans l'air, les corps sont également affectés par une force similaire à celle qui est immergée dans l'eau. Pour les objets de faible densité, l'effet de l'influence devient plus perceptible. Un exemple de ceci est un ballon rempli d'hélium de poids négatif. D'une manière générale, toute action a un effet de distorsion sur le poids de contact, par exemple:

Гравитация
  • Force centrifuge. Au fur et à mesure que la Terre tourne, les objets à la surface sont soumis à des forces centrifuges plus prononcées vers l'équateur.
  • L'influence gravitationnelle d'autres corps astronomiques. Le soleil et la lune attirent les objets à la surface de la terre à des degrés divers, selon la distance. Cette influence est insignifiante au niveau des ménages, mais se reflète visiblement dans des phénomènes tels que le flux et le reflux de la mer.
  • Magnétisme. Des champs magnétiques puissants peuvent provoquer la lévitation de certains objets affectés.

Histoire du concept

Древнегреческие философы

Les concepts de gravité et de légèreté en tant que propriétés inhérentes aux corps physiques mentionné par les philosophes grecs antiques ... Platon a décrit le poids comme la tendance naturelle des objets à trouver leur propre espèce. Pour Aristote, la légèreté était une propriété pour restaurer l'ordre des éléments de base: l'air, la terre, le feu et l'eau. Archimède considérait le poids comme l'opposé de la flottabilité. La première définition du contact a été donnée par Euclide, décrivant la quantité comme la légèreté d'une chose par rapport à une autre, telle que mesurée par l'équilibre.

Lorsque les scientifiques médiévaux ont découvert qu'en pratique, la vitesse d'un objet tombant augmentait avec le temps. Ils ont changé le concept de poids pour préserver les relations causales entre les phénomènes. Le concept a été divisé pour les corps au repos et ceux en chute gravitationnelle.

Des résultats significatifs en théorie ont été obtenus par Galilée, qui est arrivé à la conclusion que la quantité est proportionnelle à la quantité de matière dans l'objet, et non à la vitesse de son mouvement, comme le suggère la physique d'Aristote. La découverte par Newton de la loi de la gravitation universelle a conduit à la séparation fondamentale du poids de la propriété fondamentale des objets associés à l'inertie. Le scientifique a considéré les facteurs environnementaux et la flottabilité comme une distorsion des conditions de mesure. Pour de telles circonstances, il a inventé le terme poids apparent.

Эйнштейн

Au XXe siècle, les concepts newtoniens de temps et d'espace absolus ont été remis en question par les travaux d'Einstein. Théorie de la relativité mettre tous les observateurs, en mouvement et en accélération, dans des conditions différentes. Cela a conduit à une ambiguïté quant à ce que l'on entend exactement par masse, qui, avec la force gravitationnelle, est devenue une quantité essentiellement dépendante du cadre.

Les ambiguïtés générées par la relativité ont conduit à un débat sérieux dans la communauté enseignante sur la manière de définir les poids des élèves et comment les appeler. Le choix a commencé à se situer entre la compréhension de celle-ci comme une force causée par la gravité de la Terre, et la définition du contact découlant de l'acte de peser.

Différences avec la masse

La confusion dans la compréhension de la différence entre la masse et le poids est inhérente aux personnes qui n'étudient pas la physique en détail. Il y a une explication simple à cela - en règle générale, ces termes sont utilisés de manière interchangeable dans la vie quotidienne. Dans le cas général, si le corps est à la surface de la terre et est immobile, la valeur de la masse sera égale au scalaire du poids en kilogrammes. Un tableau clarifiant la différence entre les concepts ressemble à ceci:

Poids Le poids
C'est une propriété de la matière. Toujours constant. Dépend de l'action de la gravité.
Un objet matériel n'est jamais nul. Peut être nul sous certaines conditions.
Ne change pas selon l'emplacement. Diminue ou augmente à différents endroits de la Terre ou en fonction de la hauteur au-dessus de sa surface.
C'est un scalaire. Un vecteur pointant vers le centre de la terre ou vers un autre centre gravitationnel.
Peut être mesuré avec la balance Mesuré avec une balance à ressort.
Généralement mesuré en grammes et kilogrammes. L'unité de force et de poids est un - Newton (noté N)

La principale propriété distinctive de la masse est que pour la dynamique classique, il s'agit d'une quantité invariante spécifique pour chaque corps. La relativité générale décrit la transition de la masse à l'énergie et vice versa.

Habituellement, la valeur numérique entre m et P sur Terre est strictement proportionnelle. Au quotidien, pour connaître le poids d'un corps de masse connue, il suffit de se rappeler que les objets pèsent généralement en newtons environ 10 fois la valeur de m en kilogrammes.

Méthodes de mesure

En fait, le poids peut être mesuré comme la force de réaction du support à la masse, apparaissant au point d'application. L'amplitude de l'apparition de cette force est égale en valeur au P. désiré. Elle peut être déterminée à l'aide d'un balancier à ressort. Étant donné que la force de gravité qui cause la déviation signalée sur l'échelle peut varier d'un endroit à l'autre, les valeurs seront également différentes. Pour la normalisation, ce type de compteur est toujours étalonné en usine à 9,80665 m / s2, puis recalibré là où il sera utilisé.

Un mécanisme à levier est utilisé pour mesurer la masse. ... Étant donné que tout changement de gravité aura le même effet sur les masses connues et inconnues, la méthode d'équilibrage permet au résultat d'être le même partout sur Terre. Les facteurs de pondération dans ce cas sont calibrés et étiquetés en unités de masse, de sorte que le levier d'équilibrage vous permet de trouver la masse en comparant l'effet d'attraction sur l'objet cible avec l'effet sur l'étalon.

Весы

En l'absence de champ gravitationnel loin des grands corps astronomiques, l'équilibre du levier ne fonctionnera pas, mais, par exemple, sur la Lune, il affichera les mêmes valeurs que sur Terre. Certains de ces instruments peuvent être étiquetés en unités de poids, mais comme ils sont étalonnés en usine pour la gravité standard, ils afficheront P pour les conditions pour lesquelles ils sont réglés.

Cela signifie que l'équilibre du faisceau n'est pas conçu pour mesurer la gravité locale agissant sur un objet. Le poids exact peut être déterminé par calcul en multipliant la masse par la valeur de gravité locale des tableaux correspondants.

Sur d'autres planètes

Планеты

Contrairement à la masse, le poids corporel à différents endroits varie en fonction du changement de la valeur de l'accélération gravitationnelle. L'ampleur de la force de gravité sur les autres planètes, ainsi que sur la Terre, dépend non seulement de leur masse, mais aussi de la distance entre la surface et le centre de gravité.

Le tableau ci-dessous montre les accélérations gravitationnelles comparatives sur d'autres planètes, le Soleil et la Lune. La surface des géantes gazeuses (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune) signifie leurs couches de nuages ​​externes, pour le Soleil - la photosphère. Les valeurs du tableau n'incluent pas la rotation centrifuge et reflètent la gravité réelle observée près des pôles.

Objet astronomique Combien de gravité dépasse la Terre Accélération de surface m / s2
Le soleil 27,9 274,1
Mercure 0,377 3.703
Vénus 0,9032 8 872
la terre 1 9.8226
Lune 0,1655 1 625
Mars 0,3895 3,728
Jupiter 2,64 25,93
Saturne 1,139 11,19
Uranus 0,917 9.01
Neptune 1,148 11,28

Afin d'obtenir votre propre poids sur une autre planète, il vous suffit de le multiplier par le nombre de multiplicité de la colonne correspondante. Plus la mesure est effectuée près du centre de la planète, plus la valeur sera élevée, et vice versa. Par conséquent, malgré le fait que la force gravitationnelle de Jupiter en raison de son énorme masse soit 316 fois plus élevée que celle de la Terre, le poids au niveau des nuages, en raison de leur grande distance par rapport au centre de masse, ne semble pas impressionnant comme on pouvait s'y attendre.

Невесомость

Un autre effet intéressant, appelé l'apesanteur, n'est pas seulement caractéristique de l'espace. Il peut être observé dans diverses circonstances et sur Terre. Par exemple, en chute libre, il n'y a aucun support sur lequel une force serait appliquée, ce qui signifie que le poids sera égal à zéro, malgré la présence de l'accélération de la pesanteur et de la masse.

Un phénomène similaire se produit avec les astronautes de la Station spatiale internationale en orbite terrestre. En fait, il tombe toujours avec ses habitants à la surface de la planète, de sorte que ses habitants sont constamment en état d'apesanteur.

Ainsi, la règle principale expliquant les phénomènes observés et évitant toute confusion avec la masse est la suivante: la valeur P est toujours mesurée à l'aide de poids de contact placés entre l'objet et la surface de référence. C'est pourquoi un corps placé sur la balance et tombant avec elle ne mettra pas de pression sur l'appareil et la balance affichera en conséquence une valeur nulle.

Il y avait un astronome allemand avec le nom de famille Bayer. Il a développé un système pour déterminer la luminosité des étoiles et les a arrangées selon l'autre alphabet grec. Le plus brillant a commencé par la lettre "alpha", puis "beta" et ainsi de suite. Plus tard, les scientifiques n’ont pas changé le principe lors de l’affinage de son système, ils ont juste distribué les étoiles brillantes: «alpha1», 2,3, etc.

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étoile brillante du ciel avec la désignation "alpha1" "Regulus"

En physique, l'épaisseur, ainsi que la distance (distance) et le diamètre, sont désignées par la lettre d.

Dans la documentation de conception, les désignations sont utilisées conformément à GOST 2.321.

L'épaisseur est indiquée par l'art.

La taille totale ou globale selon GOST est désignée par une lettre majuscule, ce qui signifie que l'épaisseur totale (globale) doit être indiquée par la lettre S.

Le périmètre est la somme des longueurs de tous les côtés (ou la longueur totale de toutes les limites de la forme). Presque chaque forme a une formule différente pour le périmètre, tout comme la zone.

En mathématiques, en règle générale, il est d'usage de désigner le périmètre d'une figure par la lettre latine "P".

Par exemple, la formule du périmètre ressemble à ceci: P = 2 * (a + b).

Vous pouvez également noter le fait que la longueur d'un cercle, qui est son périmètre (puisque dans le cas d'un cercle, sa longueur est la limite de la figure), est désignée non par la lettre "P", mais par la lettre "C" ou même l. Mais c'est plutôt une exception à la règle, dans tous les autres cas il est indiqué par la lettre "P".

La vitesse en physique est une caractéristique quantitative du mouvement d'un corps, elle est désignée par la lettre V.La vitesse est numériquement égale au chemin (le chemin est noté S) parcouru par le corps par unité de temps ( le temps est noté t).

L'unité de mesure de la vitesse est le mètre par seconde (m / s).

Samira Gadzhieva est une célèbre actrice et chanteuse du Daghestan, née à Derbent le 27 juin 1991, vit et travaille actuellement à Makhachkala, est une Lezgienne de nationalité.

La croissance de Samira Hajiyeva est d'environ 172 centimètres, l'artiste a des pages personnelles sur les réseaux sociaux Instagram et VKontakte.

Il est étonnant de voir combien de personnes, en utilisant les mots «masse» et «poids», ne comprennent pas leur différence du point de vue de la physique et signifient la même chose. Pendant ce temps, cette différence est fondamentale et énorme ...

Poids

Commençons par la masse. La masse détermine les propriétés inertielles d'un corps. Qu'est-ce que ça veut dire? L'inertie est la capacité du corps à résister à un changement de son état de mouvement sous l'influence de la force. Essayez d'arrêter un ballon de football qui roule par inertie. Et puis - une voiture roulant à la même vitesse par inertie. Dans ce dernier cas, c'est beaucoup plus difficile à faire, car la voiture a beaucoup de matière. Et on peut dire que la voiture a plus de poids. La masse est mesurée en kilogrammes et indiquée par la lettre m... Le poids corporel est toujours constant.

Le poids

En ce qui concerne le poids, c'est la force. Comme toute autre force, c'est une quantité vectorielle (ayant une direction d'action) et elle se mesure en newtons ... Par définition, le poids est la force avec laquelle un corps agit sur un support ou une suspension:

Вес и масса – вечная путаница

Si une personne pesant 70 kg se tient immobile sur le sol, quelles forces agissent sur elle du point de vue de la mécanique classique? Seulement deux. L'un d'eux est la force de gravité dirigée verticalement vers le bas. C'est la force avec laquelle la Terre attire une personne, et elle est égale au produit de la masse de la personne msur l'accélération de la gravité g(pour la Terre - 9,81 m / s2, arrondissons cette valeur à 10). Ainsi, cette force sera égale à mg = 70 * 10 = 700H. Souvent, cette force est également mesurée en kilogramme-force, kgf ... Sa valeur est égale au poids d'un corps pesant 1 kg, par conséquent, les gens ordinaires mesurent souvent le poids en kilogrammes et c'est pourquoi il y a souvent confusion avec le poids et la masse.

La deuxième force est la force de réaction du support N... La personne appuie sur le sol et le sol lui résiste - avec exactement la même force que la force de gravité. Cette force est dirigée dans la direction opposée et est égale à la force de gravité. La force totale est égale à F = mg-N = 0 .

Vous pouvez vous demander - pourquoi tout cela si la gravité et le poids sont une seule et même chose? Rien de tout cela, ce sont des choses complètement différentes, elles coïncident juste dans cet exemple. Prenons un astronaute dans une fusée qui décolle. Il est également affecté par la force de gravité et la force de réaction du support, mais en plus de cela s'ajoute la force qui pousse l'astronaute vers le haut avec la fusée. Dans ce cas, la force de réaction du support Ndépassera la gravité mg , et le poids de l'astronaute augmentera, il subira une surcharge, bien que la force de gravité et la masse de l'astronaute n'aient pas changé.

Вес и масса – вечная путаница

En fait, le poids est un terme insignifiant pour les physiciens. Du point de vue de la physique, il est plus correct de l'appeler simplement force, et le mot «poids» n'est qu'un hommage à la tradition linguistique.

Dans des conditions terrestres, les gens assimilent généralement le poids et la masse, et l'échelle de toutes les échelles est calibrée pour la gravité terrestre. Cependant, l'interaction du poids et de la masse est très intéressante à observer dans des conditions autres que la Terre. Ainsi, sur la Lune, la force de gravité est respectivement 6 fois inférieure à celle de la Terre, le poids de l'astronaute sera également 6 fois inférieur. Dans ce cas, sa masse restera inchangée. Si nous essayons de planter un clou dans une planche sur la lune, le marteau pèsera 6 fois moins. Mais en frappant la tête, il agira sur le clou avec la même force que sur Terre, car la masse du marteau n'a pas changé.

En bout de ligne. La masse est une propriété indissociable de tout corps. Si le noyau sportif Masse 7 kg est difficile à lancer sur Terre, il sera tout aussi difficile de le lancer en apesanteur, malgré le fait qu'il le poids sera nul.

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