Bobot benda dalam fisika ℹ️ definisi, rumus, cara mengukurnya, apa bedanya dengan massa, pada apa gaya bobot bergantung dan apa penyebabnya

Berat dan massa adalah kebingungan abadi

Konsep dan definisi

Massa (dilambangkan dengan huruf m) adalah salah satu besaran fisika, seperti volume, yang menentukan jumlah materi dalam suatu benda. Ada beberapa fenomena yang memungkinkan untuk dievaluasi. Ada pendapat di antara para ahli teori bahwa beberapa fenomena ini mungkin tidak bergantung satu sama lain, tetapi selama percobaan, tidak ada perbedaan yang ditemukan pada hasil dari metode pengukuran massa:

  • Inersia. Itu ditentukan oleh ketahanan tubuh terhadap percepatan dengan gaya.
  • Gravitasi aktif dan pasif. Ini diukur dengan gaya interaksi medan gravitasi benda.
Картинка

Seseorang merasakan massanya bersentuhan dengan permukaan lain. ... Itu bisa berupa kursi, cakrawala bumi, kursi astronot yang sedang melaju dengan roket. Dalam contoh ini, kita berbicara tentang besaran yang oleh fisikawan disebut sebagai berat, dan secara subyektif dipersepsikan sebagai bobot semu.

Ini sama dengan massa terukur sebenarnya di hampir semua kasus rumah tangga, dengan pengecualian berikut:

  • Tubuh menerima percepatan dengan komponen vertikal dalam hubungannya dengan tanah. Misalnya di dalam lift atau pesawat terbang.
  • Selain gravitasi Bumi, gaya lain bekerja pada benda - sentrifugal, gravitasi lain dari benda, Archimedean.

Pendekatan gravitasi

Dalam kebanyakan kasus, ketika mendefinisikan konsep berat (sebutan yang diterima adalah P, dalam bahasa Latin ditulis sebagai pondus), yang disebut definisi gravitasi digunakan. Dalam buku teks fisika, rumus berat untuk suatu benda menggambarkan besaran sebagai gaya yang bekerja pada suatu benda akibat gravitasi. Dalam bahasa matematika, ini didefinisikan dengan ungkapan P = mg dimana:

Картинка 1
  • m adalah massa;
  • g - percepatan gravitasi.

Rumusnya menyiratkan untuk apa berat diukur: secara kuantitatif dihitung dalam satuan yang sama dengan gaya. Oleh karena itu, menurut Sistem Satuan Internasional (SI), P diukur dalam Newton.

Medan gravitasi bumi tidak seragam dan bervariasi dalam 0,5% di atas permukaan planet. Karenanya, nilai g juga tidak stabil. Nilai yang diterima secara umum disebut standar dan sama dengan 9.80665 m / s2. Di berbagai tempat di permukaan bumi, percepatan gravitasi sebenarnya adalah (m / s2):

Экватор
  • ekuator - 9,7803;
  • Sydney - 9,7968;
  • Moskow - 9,8155;
  • Kutub Utara - 9,8322.

Pada tahun 1901, Konferensi Umum ketiga tentang Berat dan Ukuran didirikan: berat berarti jumlah yang sifatnya sama dengan gaya, yaitu, didefinisikan sebagai vektor, karena gaya adalah besaran vektor. Meskipun demikian, beberapa buku teks fisika sekolah masih menggunakan P sebagai skalar.

Definisi kontak

Pendekatan lain menggambarkan fenomena dari sudut pandang pemahaman apa yang disebut gaya berat badan. Dalam hal ini, P ditentukan oleh prosedur penimbangan dan berarti gaya yang digunakan benda untuk bekerja pada penyangga. Pendekatan ini mengasumsikan hasil yang berbeda tergantung pada detailnya.

Картинка 2

Sebagai contoh, sebuah benda jatuh bebas memiliki pengaruh yang kecil terhadap penyangga, namun, benda yang berada dalam gaya gravitasi nol tidak mengubah bobotnya sesuai dengan definisi gravitasi. Akibatnya, pendekatan semacam itu membutuhkan penemuan benda yang diselidiki dalam keadaan diam, di bawah aksi gravitasi standar, tanpa pengaruh gaya sentrifugal rotasi bumi.

Selain itu, deteksi kontak tidak mengecualikan distorsi daya apung, yang mengurangi berat benda yang diukur. Di udara, benda juga dipengaruhi oleh gaya yang mirip dengan yang direndam di air. Untuk objek dengan kepadatan rendah, efek pengaruhnya menjadi lebih terlihat. Contohnya adalah balon berisi helium dengan berat negatif. Dalam pengertian umum, setiap tindakan memiliki efek distorsi pada berat kontak, misalnya:

Гравитация
  • Gaya sentrifugal. Saat Bumi berputar, benda-benda di permukaan terkena gaya sentrifugal yang lebih terlihat ke arah ekuator.
  • Pengaruh gravitasi benda astronomi lainnya. Matahari dan bulan menarik benda-benda di permukaan bumi dengan derajat yang bervariasi tergantung pada jarak. Pengaruh ini tidak signifikan di tingkat rumah tangga, tetapi terlihat jelas dalam fenomena seperti pasang surut air laut.
  • Daya tarik. Medan magnet yang kuat dapat menyebabkan beberapa benda yang terpengaruh melayang.

Sejarah konsep

Древнегреческие философы

Konsep gravitasi dan ringan sebagai sifat yang melekat pada tubuh fisik disebutkan oleh filsuf Yunani kuno ... Plato menggambarkan berat badan sebagai kecenderungan alami benda untuk menemukan jenisnya sendiri. Bagi Aristoteles, cahaya adalah properti dalam memulihkan tatanan elemen dasar: udara, tanah, api, dan air. Archimedes memandang berat sebagai kebalikan dari gaya apung. Definisi kontak pertama diberikan oleh Euclid, menggambarkan kuantitas sebagai ringannya satu hal di atas yang lain, diukur dengan keseimbangan.

Ketika para ilmuwan abad pertengahan menemukan bahwa dalam praktiknya, kecepatan benda yang jatuh meningkat seiring waktu. Mereka mengubah konsep bobot untuk mempertahankan hubungan sebab akibat antar fenomena. Konsep ini dibagi untuk benda diam dan benda jatuh gravitasi.

Hasil signifikan dalam teori dicapai oleh Galileo, yang sampai pada kesimpulan bahwa kuantitas sebanding dengan jumlah materi dalam objek, dan tidak dengan kecepatan gerakannya, seperti yang dikemukakan oleh fisika Aristoteles. Penemuan Newton tentang hukum gravitasi universal menyebabkan pemisahan berat yang mendasar dari sifat dasar benda yang terkait dengan kelembaman. Ilmuwan menganggap faktor lingkungan dan daya apung sebagai distorsi kondisi pengukuran. Untuk keadaan seperti itu, ia menciptakan istilah bobot semu.

Эйнштейн

Pada abad ke-20, konsep Newton tentang waktu dan ruang absolut ditantang oleh karya Einstein. Teori relativitas menempatkan semua pengamat, bergerak dan mempercepat, dalam kondisi berbeda. Hal ini menyebabkan ambiguitas tentang apa sebenarnya yang dimaksud dengan massa, yang bersama dengan gaya gravitasi, pada dasarnya telah menjadi besaran yang bergantung pada kerangka.

Ketidakjelasan yang ditimbulkan oleh relativitas telah menyebabkan perdebatan serius dalam komunitas pengajar tentang bagaimana mendefinisikan bobot bagi siswa dan apa yang harus disebut dengan mereka. Pilihannya mulai terletak antara memahaminya sebagai gaya yang disebabkan oleh gravitasi bumi, dan definisi kontak yang timbul dari tindakan penimbangan.

Beda dengan massa

Kebingungan dalam memahami bagaimana massa berbeda dari berat merupakan hal yang melekat pada orang yang tidak mempelajari fisika secara mendetail. Ada penjelasan sederhana untuk ini - sebagai aturan, istilah-istilah ini digunakan secara bergantian dalam kehidupan sehari-hari. Secara umum, jika benda berada di atas permukaan bumi dan tidak bergerak, maka nilai massa akan sama dengan skalar berat dalam kilogram. Tabel yang menjelaskan perbedaan antara konsep terlihat seperti ini:

Bobot Beratnya
Itu adalah properti materi. Selalu konstan. Tergantung pada aksi gravitasi.
Objek material tidak pernah nol. Bisa nol dalam kondisi tertentu.
Tidak berubah tergantung lokasi. Menurun atau bertambah di berbagai tempat di Bumi atau bergantung pada ketinggian di atas permukaannya.
Ini adalah skalar. Vektor yang mengarah ke pusat bumi atau pusat gravitasi lainnya.
Bisa diukur dengan keseimbangan Diukur dengan neraca pegas.
Biasanya diukur dalam gram dan kilogram. Satuan gaya dan berat adalah satu - Newton (dilambangkan sebagai N)

Sifat pembeda utama dari massa adalah bahwa untuk dinamika klasik ia merupakan besaran invarian tertentu untuk setiap benda. Relativitas umum menggambarkan transisi massa menjadi energi dan sebaliknya.

Biasanya, nilai numerik antara m dan P di Bumi berbanding lurus. Pada tingkat sehari-hari, untuk mengetahui berat suatu benda dengan massa yang diketahui, perlu diingat bahwa biasanya benda-benda memiliki berat dalam newton kira-kira 10 kali lebih besar dari nilai m dalam kilogram.

Metode pengukuran

Faktanya, berat dapat diukur sebagai gaya reaksi pendukung terhadap massa, yang muncul pada titik penerapan. Besarnya terjadinya gaya ini sama nilainya dengan P. yang dibutuhkan Itu dapat ditentukan dengan menggunakan neraca pegas. Karena gaya gravitasi yang menyebabkan defleksi yang dilaporkan pada skala dapat bervariasi dari satu tempat ke tempat lain, nilainya juga akan berbeda. Untuk standarisasi, meteran jenis ini selalu dikalibrasi oleh pabrik ke 9.80665 m / s2 dan kemudian dikalibrasi ulang di tempat yang akan digunakan.

Mekanisme tuas digunakan untuk mengukur massa ... Karena setiap perubahan gravitasi akan memiliki efek yang sama pada massa yang diketahui dan tidak diketahui, metode keseimbangan memungkinkan hasil yang sama dimanapun di Bumi. Faktor bobot dalam hal ini dikalibrasi dan ditandai dalam satuan massa, sehingga tuas penyeimbang memungkinkan Anda menemukan massa dengan membandingkan efek tarikan pada objek target dengan efek pada standar.

Весы

Dengan tidak adanya medan gravitasi yang jauh dari benda-benda astronomi besar, keseimbangan tuas tidak akan berfungsi, tetapi, misalnya, di Bulan akan menunjukkan nilai yang sama seperti di Bumi. Beberapa dari instrumen ini mungkin diberi label dalam satuan berat, tetapi karena dikalibrasi di pabrik untuk gravitasi standar, instrumen tersebut akan menunjukkan P untuk kondisi yang ditetapkan.

Artinya, neraca balok tidak dirancang untuk mengukur gravitasi lokal pada suatu benda. Berat yang tepat dapat ditentukan dengan perhitungan dengan mengalikan massa dengan nilai gravitasi lokal dari tabel yang sesuai.

Di planet lain

Планеты

Berbeda dengan massa, bobot benda di tempat yang berbeda berbeda-beda bergantung pada perubahan nilai percepatan gravitasinya. Besarnya gaya gravitasi di planet lain, serta di Bumi, tidak hanya bergantung pada massanya, tetapi juga pada seberapa jauh permukaan tersebut dari pusat gravitasi.

Tabel di bawah ini menunjukkan percepatan gravitasi komparatif di planet lain, Matahari dan Bulan. Permukaan raksasa gas (Jupiter, Saturnus, Uranus dan Neptunus) berarti lapisan awan terluarnya, untuk Matahari - fotosfer. Nilai dalam tabel tidak termasuk rotasi sentrifugal dan mencerminkan gravitasi aktual yang diamati di dekat kutub.

Objek astronomi Berapa besar gravitasi yang melebihi Bumi Percepatan permukaan m / s2
Matahari 27.9 274.1
Air raksa 0,377 3.703
Venus 0,9032 8.872
Bumi 1 9.8226
Bulan 0,1655 1.625
Mars 0.3895 3.728
Jupiter 2.64 25.93
Saturnus 1.139 11.19
Uranus 0,917 9.01
Neptunus 1.148 11.28

Untuk mendapatkan berat Anda sendiri di planet lain, Anda hanya perlu mengalikannya dengan angka perkalian dari kolom yang sesuai. Semakin dekat ke pusat planet pengukuran dilakukan, semakin tinggi nilainya, dan sebaliknya. Oleh karena itu, terlepas dari kenyataan bahwa gaya gravitasi Jupiter karena massanya yang sangat besar adalah 316 kali lebih tinggi daripada gaya Bumi, berat pada tingkat awan, karena jaraknya yang sangat jauh dari pusat massa, tidak terlihat seperti itu. mengesankan seperti yang diharapkan.

Невесомость

Efek menarik lainnya, disebut bobot, adalah karakteristik tidak hanya ruang. Itu dapat diamati dalam berbagai keadaan dan di Bumi. Misalnya, pada jatuh bebas, tidak ada penyangga yang akan dikenakan gaya, yang berarti bahwa bobotnya akan sama dengan nol, meskipun ada percepatan gravitasi dan massa.

Fenomena serupa terjadi dengan astronot Stasiun Luar Angkasa Internasional di orbit Bumi. Faktanya, ia selalu jatuh bersama penghuninya ke permukaan planet, sehingga penghuninya terus-menerus dalam keadaan tidak berbobot.

Dengan demikian, aturan utama yang menjelaskan fenomena yang diamati dan menghindari kebingungan dengan massa adalah sebagai berikut: nilai P selalu diukur menggunakan bobot kontak yang ditempatkan antara objek dan permukaan referensi. Itulah sebabnya benda yang ditempatkan pada timbangan dan jatuh bersamanya tidak akan menekan perangkat, dan timbangan, karenanya, akan menunjukkan nilai nol.

Ada seorang astronom Jerman dengan nama keluarga Bayer. Ia mengembangkan sistem untuk menentukan kecerahan bintang dan menyusunnya sesuai dengan alfabet Yunani lainnya. Yang paling terang dimulai dengan huruf "alfa", lalu "beta", dan seterusnya. Belakangan, para ilmuwan tidak mengubah prinsip saat menyempurnakan sistemnya, mereka hanya mendistribusikan bintang-bintang terang: "alpha1", 2,3, dll.

текст при наведении

bintang terang di langit dengan sebutan "alpha1" "Regulus"

Dalam fisika, ketebalan, juga jarak (jarak) dan diameter, dilambangkan dengan huruf d.

Dalam dokumentasi desain, penunjukan digunakan menurut GOST 2.321.

Ketebalannya ditunjukkan dengan huruf s.

Ukuran total atau keseluruhan menurut GOST ditunjukkan dengan huruf besar, yang berarti bahwa ketebalan total (keseluruhan) harus ditunjukkan dengan huruf S.

Keliling adalah jumlah panjang semua sisi (atau total panjang semua batas bentuk). Hampir setiap bentuk memiliki rumus keliling yang berbeda, seperti halnya luas.

Dalam matematika, sebagai suatu peraturan, adalah kebiasaan untuk menunjuk keliling suatu angka dengan huruf Latin "P".

Misalnya, rumus keliling terlihat seperti ini: P = 2 * (a + b).

Anda juga dapat mencatat fakta bahwa panjang sebuah lingkaran, yang merupakan kelilingnya (karena dalam kasus sebuah lingkaran, panjangnya adalah batas gambar), tidak dilambangkan dengan huruf "P", tetapi dengan huruf "C" atau bahkan l. Tetapi ini lebih merupakan pengecualian dari aturan tersebut, dalam semua kasus lainnya ditunjukkan dengan huruf "P".

Kecepatan dalam fisika merupakan karakteristik kuantitatif dari pergerakan suatu benda, dilambangkan dengan huruf V. Kecepatan secara numerik sama dengan lintasan (lintasan dilambangkan dengan S) yang dilalui benda per satuan waktu ( waktu dilambangkan dengan t).

Satuan ukuran kecepatan adalah meter per detik (m / s).

Samira Gadzhieva adalah aktris dan penyanyi terkenal Dagestan, lahir di Derbent pada 27 Juni 1991, saat ini tinggal dan bekerja di Makhachkala, adalah seorang Lezginka berdasarkan kewarganegaraan.

Pertumbuhan Samira Hajiyeva sekitar 172 sentimeter, artis memiliki halaman pribadi di jejaring sosial Instagram dan VKontakte.

Sungguh menakjubkan betapa banyak orang, ketika menggunakan kata "massa" dan "berat", tidak memahami perbedaan mereka dari sudut pandang fisika dan memiliki arti yang sama. Sementara itu, perbedaan ini sangat mendasar dan besar ...

Bobot

Mari kita mulai dengan misa. Massa menentukan sifat inersia suatu benda. Apa artinya ini? Inersia adalah kemampuan tubuh untuk menahan perubahan keadaan geraknya di bawah pengaruh gaya. Cobalah untuk menghentikan bola sepak yang berputar dengan inersia. Dan kemudian - sebuah mobil berputar dengan kecepatan yang sama oleh kelembaman. Dalam kasus terakhir, jauh lebih sulit untuk melakukan ini, karena mobil memiliki banyak masalah. Dan kita dapat mengatakan bahwa mobil tersebut memiliki bobot lebih. Massa diukur dalam kilogram, dan dilambangkan dengan huruf tersebut m... Berat badan selalu konstan.

Beratnya

Sejauh menyangkut bobot, itu adalah kekuatan. Seperti gaya lainnya, ini adalah besaran vektor (memiliki arah aksi) dan diukur dalam newton ... Menurut definisi, berat adalah gaya yang digunakan benda pada penyangga atau suspensi:

Вес и масса – вечная путаница

Jika seseorang dengan berat 70 kg berdiri tak bergerak di lantai, gaya apa yang bekerja padanya dari sudut pandang mekanika klasik? Hanya dua. Salah satunya adalah gaya gravitasi yang mengarah ke bawah secara vertikal. Ini adalah gaya yang digunakan Bumi untuk menarik seseorang, dan ini sama dengan hasil kali massa orang tersebut mpada percepatan gravitasi g(untuk Bumi - 9,81 m / s2, mari kita bulatkan nilai ini menjadi 10). Dengan demikian, gaya ini akan sama dengan mg = 70 * 10 = 700H. Seringkali gaya ini juga diukur dalam kilogram-gaya, kgf ... Nilainya sama dengan berat badan seberat 1 kg, Oleh karena itu, orang awam sering mengukur berat dalam kilogram dan itulah sebabnya sering timbul kebingungan dengan berat dan massanya.

Gaya kedua adalah gaya reaksi dari penyangga N... Orang tersebut menekan lantai, dan lantai melawannya - dengan gaya yang persis sama dengan gaya gravitasi. Gaya ini diarahkan ke arah yang berlawanan dan besarnya sama dengan gaya gravitasi. Gaya total sama dengan F = mg-N = 0 .

Anda mungkin bertanya - mengapa semua ini jika gravitasi dan berat adalah satu dan sama? Tidak ada yang seperti itu, ini adalah hal yang sama sekali berbeda, mereka hanya cocok dalam contoh ini. Bayangkan seorang astronot dalam roket yang lepas landas. Hal ini juga dipengaruhi oleh gaya gravitasi dan gaya reaksi pendukung, tetapi selain itu ditambahkan gaya yang mendorong astronot ke atas bersama dengan roket. Dalam hal ini, gaya reaksi pendukung Nakan melebihi gravitasi mg , dan berat badan astronot akan bertambah, ia akan mengalami kelebihan beban, meskipun gaya gravitasi dan massa astronot tidak berubah.

Вес и масса – вечная путаница

Faktanya, berat adalah istilah yang tidak penting bagi fisikawan. Dari sudut pandang fisika, lebih tepat menyebutnya gaya sederhana, dan kata "bobot" hanyalah penghormatan bagi tradisi linguistik.

Di bawah kondisi terestrial, orang biasanya menyamakan berat dan massa, dan timbangan untuk semua timbangan dikalibrasi untuk gravitasi terestrial. Namun interaksi antara massa dan berat sangat menarik untuk diamati pada kondisi selain Bumi. Jadi, di Bulan gaya gravitasinya 6 kali lebih kecil dari gaya gravitasi Bumi, masing-masing, bobot astronot juga akan 6 kali lebih kecil. Dalam hal ini, massanya tidak akan berubah. Jika kita mencoba menancapkan paku ke papan di bulan, berat palu itu akan 6 kali lebih sedikit. Namun saat mengenai kepala, ia akan beraksi di paku dengan gaya yang sama seperti di Bumi, karena massa palu tidak berubah.

Intinya. Massa adalah properti tak terpisahkan dari tubuh mana pun. Jika inti olahraga massa 7 kg sulit untuk dilemparkan ke Bumi, akan sama sulitnya untuk membuangnya ke gravitasi nol, meskipun faktanya itu beratnya akan menjadi nol.

Jika Anda menyukai artikel itu, berlangganan saluran, ceritakan di jejaring sosial, dan kami akan berusaha untuk tidak kehilangan muka)

Добавить комментарий