Peso corporeo in fisica ℹ️ definizione, formula, come viene misurato, come differisce dalla massa, da cosa dipende la forza del peso e cosa la causa

Il peso e la massa sono eterna confusione

Concetto e definizioni

La massa (indicata dalla lettera m) è una delle quantità fisiche, come il volume, che determinano la quantità di materia in un oggetto. Sono diversi i fenomeni che consentono di valutarlo. C'è un'opinione tra i teorici che alcuni di questi fenomeni possono essere indipendenti l'uno dall'altro, ma durante gli esperimenti non sono state trovate differenze nei risultati del metodo di misurazione della massa:

  • Inerziale. È determinato dalla resistenza del corpo all'accelerazione con la forza.
  • Gravitazionale attivo e passivo. È misurato dalla forza di interazione dei campi gravitazionali degli oggetti.
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Una persona sente la propria massa a contatto con un'altra superficie. ... Può essere una sedia, il firmamento terrestre, la sedia di un astronauta mentre si accelera in un razzo. In questi esempi, stiamo parlando di una quantità che i fisici chiamano peso e soggettivamente percepita come un peso apparente.

È uguale alla massa effettiva misurata in quasi tutti i casi domestici, con le seguenti eccezioni:

  • Il corpo riceve un'accelerazione con una componente verticale rispetto al suolo. Ad esempio, in un ascensore o in un aeroplano.
  • Oltre alla gravità della Terra, altre forze agiscono sul corpo: centrifughe, gravitazionali di un altro dal corpo, Archimede.

Approccio gravitazionale

Nella maggior parte dei casi, quando si definisce il concetto di peso (la designazione accettata è P, in latino è scritta come pondus), viene utilizzata la cosiddetta definizione gravitazionale. Nei libri di testo di fisica, la formula del peso per un corpo descrive una quantità come una forza che agisce su un oggetto a causa della gravità. Nel linguaggio della matematica, questo è definito dall'espressione P = mg dove:

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  • m è la massa;
  • g - accelerazione gravitazionale.

La formula implica in cosa viene misurato il peso: quantitativamente viene calcolato nelle stesse unità della forza. Pertanto, secondo il Sistema internazionale di unità (SI), P è misurato in Newton.

Il campo gravitazionale terrestre non è uniforme e varia entro lo 0,5% sulla superficie del pianeta. Di conseguenza, anche il valore di g è instabile. Il valore generalmente accettato è chiamato standard ed è pari a 9.80665 m / s2. In vari punti della superficie terrestre, l'effettiva accelerazione gravitazionale è (m / s2):

Экватор
  • equatore - 9,7803;
  • Sydney - 9,7968;
  • Mosca - 9.8155;
  • Polo Nord - 9.8322.

Nel 1901, la terza Conferenza generale sui pesi e le misure stabilì: peso significa quantità della stessa natura della forza, cioè la definì come un vettore, poiché la forza è una quantità vettoriale. Tuttavia, alcuni libri di testo scolastici di fisica prendono ancora P per uno scalare.

Definizione del contatto

Un altro approccio descrive il fenomeno dal punto di vista della comprensione di ciò che la forza viene chiamata peso corporeo. In questo caso, P è determinato dalla procedura di pesatura e indica la forza con cui l'oggetto agisce sul supporto. Questo approccio presuppone risultati diversi a seconda dei dettagli.

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Ad esempio un oggetto in caduta libera ha scarso effetto sul supporto, tuttavia essendo a gravità zero non cambia il suo peso secondo la definizione gravitazionale. Di conseguenza, un tale approccio richiede di trovare il corpo indagato a riposo, sotto l'azione della gravità standard, senza l'influenza della forza centrifuga della rotazione terrestre.

Inoltre, il rilevamento del contatto non esclude la distorsione dell'assetto, che riduce il peso misurato dell'oggetto. Nell'aria, i corpi sono anche influenzati da una forza simile a quella che è immersa nell'acqua. Per gli oggetti con una bassa densità, l'effetto dell'influenza diventa più evidente. Un esempio di ciò è un palloncino riempito di elio di peso negativo. In generale, qualsiasi azione ha un effetto distorsivo sul peso del contatto, ad esempio:

Гравитация
  • Forza centrifuga. Mentre la Terra ruota, gli oggetti sulla superficie sono soggetti a forze centrifughe più pronunciate verso l'equatore.
  • L'influenza gravitazionale di altri corpi astronomici. Il sole e la luna attraggono gli oggetti sulla superficie terrestre a vari livelli, a seconda della distanza. Questa influenza è insignificante a livello familiare, ma si riflette notevolmente in fenomeni come il flusso e il riflusso del mare.
  • Magnetismo. Forti campi magnetici possono far levitare alcuni oggetti interessati.

Storia del concetto

Древнегреческие философы

I concetti di gravità e leggerezza come proprietà intrinseche dei corpi fisici menzionato dagli antichi filosofi greci ... Platone descriveva il peso come la naturale tendenza degli oggetti a trovare la propria specie. Per Aristotele, la leggerezza era una proprietà nel ripristinare l'ordine degli elementi di base: aria, terra, fuoco e acqua. Archimede vedeva il peso come l'opposto della galleggiabilità. La prima definizione di contatto è stata data da Euclide, descrivendo la quantità come la leggerezza di una cosa rispetto a un'altra, misurata dall'equilibrio.

Quando gli scienziati medievali scoprirono che in pratica, la velocità di un oggetto in caduta aumentava nel tempo. Hanno cambiato il concetto di peso per preservare le relazioni causali tra i fenomeni. Il concetto è stato diviso per i corpi a riposo e quelli in caduta gravitazionale.

Risultati significativi in ​​teoria furono raggiunti da Galileo, il quale giunse alla conclusione che la quantità è proporzionale alla quantità di materia nell'oggetto, e non alla velocità del suo movimento, come suggerito dalla fisica di Aristotele. La scoperta di Newton della legge di gravitazione universale portò alla fondamentale separazione del peso dalla proprietà fondamentale degli oggetti associati all'inerzia. Lo scienziato ha considerato i fattori ambientali e la galleggiabilità come una distorsione delle condizioni di misurazione. Per tali circostanze, ha coniato il termine peso apparente.

Эйнштейн

Nel 20 ° secolo, i concetti newtoniani di tempo e spazio assoluti sono stati sfidati dal lavoro di Einstein. Teoria della relatività mettere tutti gli osservatori, in movimento e in accelerazione, in condizioni diverse. Ciò ha portato ad ambiguità su cosa si intenda esattamente per massa, che, insieme alla forza gravitazionale, è diventata una quantità essenzialmente dipendente dal telaio.

Le ambiguità generate dalla relatività hanno portato a un serio dibattito nella comunità degli insegnanti su come definire i pesi per gli studenti e come dovrebbero essere chiamati. La scelta cominciò a risiedere tra la sua comprensione come una forza causata dalla gravità della Terra e la definizione del contatto derivante dall'atto di pesare.

Differenze con la massa

La confusione nella comprensione di come la massa differisca dal peso è intrinseca per le persone che non studiano la fisica in dettaglio. C'è una semplice spiegazione per questo: di regola, questi termini sono usati in modo intercambiabile nella vita di tutti i giorni. Nel caso generale, se il corpo è sulla superficie della terra ed è immobile, il valore della massa sarà uguale allo scalare del peso in chilogrammi. Una tabella che chiarisce la differenza tra i concetti è simile a questa:

Peso Il peso
È una proprietà della materia. Sempre costante. Dipende dall'azione della gravità.
Un oggetto materiale non è mai zero. Può essere zero in determinate condizioni.
Non cambia a seconda della posizione. Diminuisce o aumenta in diversi punti della Terra o in base all'altezza sopra la sua superficie.
È uno scalare. Un vettore che punta verso il centro della terra o un altro centro gravitazionale.
Può essere misurato con equilibrio Misurato con un bilanciere a molla.
Tipicamente misurato in grammi e chilogrammi. L'unità di forza e peso è uno: Newton (indicato come N)

La principale proprietà distintiva della massa è che per la dinamica classica è una quantità invariante specifica per ogni corpo. La relatività generale descrive la transizione della massa in energia e viceversa.

Di solito, il valore numerico tra me P sulla Terra è strettamente proporzionale. A livello quotidiano, per conoscere il peso di un corpo di massa nota, è sufficiente ricordare che gli oggetti di solito pesano in newton circa 10 volte di più del valore di m in chilogrammi.

Metodi di misurazione

Il peso, infatti, può essere misurato come la forza di reazione del supporto alla massa, che compare nel punto di applicazione. L'entità dell'occorrenza di questa forza è uguale al valore della P. desiderata. Può essere determinata utilizzando un bilanciamento a molla. Poiché la forza di gravità che causa la deflessione riportata sulla bilancia può variare da un luogo all'altro, anche i valori saranno diversi. Per la standardizzazione, questo tipo di misuratore viene sempre calibrato in fabbrica a 9.80665 m / s2 e quindi ricalibrato dove verrà utilizzato.

Un meccanismo a leva viene utilizzato per misurare la massa. ... Poiché qualsiasi cambiamento di gravità avrà lo stesso effetto su masse note e sconosciute, il metodo dell'equilibrio consente al risultato di essere lo stesso ovunque sulla Terra. I fattori di ponderazione in questo caso sono calibrati ed etichettati in unità di massa, quindi la leva di bilanciamento consente di trovare la massa confrontando l'effetto di attrazione sull'oggetto target con l'effetto sullo standard.

Весы

In assenza di un campo gravitazionale lontano da grandi corpi astronomici, il bilanciamento della leva non funzionerà, ma, ad esempio, sulla Luna mostrerà gli stessi valori della Terra. Alcuni di questi strumenti possono essere etichettati in unità di peso, ma poiché sono calibrati in fabbrica per la gravità standard, mostreranno P per le condizioni per le quali sono stati impostati.

Ciò significa che il bilanciamento del raggio non è progettato per misurare la gravità locale che agisce su un oggetto. Il peso esatto può essere determinato mediante calcolo moltiplicando la massa per il valore della gravità locale dalle tabelle corrispondenti.

Su altri pianeti

Планеты

A differenza della massa, il peso corporeo in luoghi diversi varia a seconda del cambiamento del valore dell'accelerazione gravitazionale. L'entità della forza di gravità su altri pianeti, così come sulla Terra, dipende non solo dalla loro massa, ma anche dalla distanza della superficie dal centro di gravità.

La tabella seguente mostra le accelerazioni gravitazionali comparative su altri pianeti, il Sole e la Luna. La superficie per i giganti gassosi (Giove, Saturno, Urano e Nettuno) indica i loro strati di nubi esterne, per il Sole - la fotosfera. I valori nella tabella non includono la rotazione centrifuga e riflettono la gravità effettiva osservata vicino ai poli.

Oggetto astronomico Quanta gravità supera la Terra Accelerazione superficiale m / s2
Il Sole 27.9 274.1
Mercurio 0.377 3.703
Venere 0.9032 8.872
Terra 1 9.8226
Luna 0.1655 1.625
Marte 0.3895 3.728
Giove 2.64 25.93
Saturno 1.139 11.19
Urano 0.917 9.01
Nettuno 1.148 11.28

Per ottenere il tuo peso su un altro pianeta, devi solo moltiplicarlo per il numero di molteplicità dalla colonna corrispondente. Più vicino al centro del pianeta viene effettuata la misurazione, maggiore sarà il valore e viceversa. Pertanto, nonostante il fatto che la forza gravitazionale di Giove a causa della sua enorme massa sia 316 volte superiore a quella della Terra, il peso a livello delle nuvole, a causa della loro grande distanza dal centro di massa, non sembra impressionante come ci si potrebbe aspettare.

Невесомость

Un altro effetto interessante, chiamato assenza di gravità, è caratteristico non solo dello spazio. Può essere osservato in varie circostanze e sulla Terra. Ad esempio, in caduta libera, non c'è supporto a cui applicare una forza, il che significa che il peso sarà uguale a zero, nonostante la presenza dell'accelerazione di gravità e di massa.

Un fenomeno simile si verifica con gli astronauti della Stazione Spaziale Internazionale in orbita terrestre. Infatti, cade sempre con i suoi abitanti sulla superficie del pianeta, quindi i suoi abitanti sono costantemente in uno stato di assenza di gravità.

Pertanto, la regola principale per spiegare i fenomeni osservati ed evitare confusione con la massa è la seguente: il valore di P viene sempre misurato utilizzando pesi di contatto posti tra l'oggetto e la superficie di riferimento. Questo è il motivo per cui un corpo posizionato sulla bilancia e che cade con esse non premerà sul dispositivo e la bilancia, di conseguenza, mostrerà un valore zero.

C'era un astronomo tedesco di cognome Bayer, che sviluppò un sistema per determinare la luminosità delle stelle e le dispose secondo l'altro alfabeto greco. Le più luminose iniziavano con la lettera "alfa", poi "beta" e così via. Successivamente, gli scienziati non hanno cambiato il principio durante il raffinamento del suo sistema, hanno semplicemente distribuito le stelle luminose: "alpha1", 2,3, ecc.

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stella luminosa del cielo con la designazione "alpha1" "Regulus"

In fisica, lo spessore, così come la distanza (distanza) e il diametro, sono indicati dalla lettera d.

Nella documentazione di progettazione, le designazioni vengono utilizzate secondo GOST 2.321.

Lo spessore è indicato dalla lettera s.

La dimensione totale o complessiva secondo GOST è indicata da una lettera maiuscola, il che significa che lo spessore totale (complessivo) dovrebbe essere indicato dalla lettera S.

Il perimetro è la somma delle lunghezze di tutti i lati (o la lunghezza totale di tutti i confini della forma). Quasi ogni forma ha una formula diversa per il perimetro, come nel caso dell'area.

In matematica, di regola, è consuetudine designare il perimetro di una figura con la lettera latina "P".

Ad esempio, la formula del perimetro è simile a questa: P = 2 * (a + b).

Puoi anche notare il fatto che la lunghezza di un cerchio, che è il suo perimetro (poiché nel caso di un cerchio, la sua lunghezza è il bordo della figura), non è indicata dalla lettera "P", ma dalla lettera "C" o anche l. Ma questa è piuttosto un'eccezione alla regola, in tutti gli altri casi è indicata con la lettera "P".

La velocità in fisica è una caratteristica quantitativa del movimento di un corpo, è indicata dalla lettera V. La velocità è numericamente uguale al percorso (il percorso è indicato con S) attraversato dal corpo per unità di tempo ( il tempo è indicato con t).

L'unità di misura della velocità è il metro al secondo (m / s).

Samira Gadzhieva è una famosa attrice e cantante del Daghestan, è nata a Derbent il 27 giugno 1991, attualmente vive e lavora a Makhachkala, è una Lezginka di nazionalità.

La crescita di Samira Hajiyeva è di circa 172 centimetri, l'artista ha pagine personali sui social network Instagram e VKontakte.

È incredibile quante persone, quando usano le parole "massa" e "peso", non capiscono la loro differenza dal punto di vista della fisica e intendono la stessa cosa. Nel frattempo, questa differenza è fondamentale ed enorme ...

Peso

Cominciamo con la massa. La massa determina le proprietà inerziali di un corpo. Cosa significa questo? L'inerzia è la capacità del corpo di resistere a un cambiamento nel suo stato di movimento sotto l'influenza della forza. Cerca di fermare un pallone da calcio che rotola per inerzia. E poi - un'auto che procede alla stessa velocità per inerzia. In quest'ultimo caso, è molto più difficile farlo, perché l'auto ha molta materia. E possiamo dire che l'auto ha più peso. La massa è misurata in chilogrammi e indicata dalla lettera m... Il peso corporeo è sempre costante.

Il peso

Quando si tratta di peso, è forza. Come ogni altra forza, è una quantità vettoriale (con una direzione di azione) e viene misurata in Newton ... Per definizione, il peso è la forza con cui un corpo agisce su un supporto o una sospensione:

Вес и масса – вечная путаница

Se una persona del peso di 70 kg sta immobile sul pavimento, quali forze agiscono su di lui dal punto di vista della meccanica classica? Solo due. Uno di questi è la gravità diretta verticalmente verso il basso. Questa è la forza con cui la Terra attrae una persona, ed è uguale al prodotto della massa della persona maccelerazione in caduta libera g(per la Terra - 9,81 m / s2, arrotondiamo questo valore a 10). Quindi, questa forza sarà uguale a mg = 70 * 10 = 700H. Questa forza è spesso misurata anche in chilogrammo forza, kgf ... Il suo valore è uguale al peso di un corpo del peso di 1 kg, pertanto, le persone comuni misurano spesso il peso in chilogrammi ed è per questo che spesso sorge confusione con peso e massa.

La seconda forza è la forza di reazione del supporto N... Una persona preme sul pavimento e il pavimento resiste, esattamente con la stessa forza della forza di gravità. Questa forza è diretta nella direzione opposta ed è uguale in grandezza alla forza di gravità. La forza totale è F = mg-N = 0 .

Potresti chiederti: perché tutto questo se gravità e peso sono la stessa cosa? Niente del genere, queste sono cose completamente diverse, coincidono solo in questo esempio. Considera un astronauta in un razzo che decolla. Risente anche della forza di gravità e della forza di reazione del supporto, ma oltre a questo si aggiunge la forza che spinge l'astronauta verso l'alto insieme al razzo. In questo caso, la forza di reazione del supporto Nsupererà la gravità mg e il peso dell'astronauta aumenterà, sperimenterà un sovraccarico, sebbene la forza di gravità e la massa dell'astronauta non siano cambiate.

Вес и масса – вечная путаница

In effetti, il peso è un termine insignificante per i fisici. Dal punto di vista della fisica, è più corretto chiamarlo semplicemente forza, e la parola "peso" è solo un tributo alla tradizione linguistica.

In condizioni terrene, le persone di solito equiparano peso e massa e la bilancia per tutte le scale è calibrata per la gravità terrestre. Tuttavia, l'interazione tra peso e massa è molto interessante da osservare in condizioni diverse dalla Terra. Quindi, sulla Luna, la forza di gravità è 6 volte inferiore a quella della Terra, rispettivamente, anche il peso dell'astronauta sarà 6 volte inferiore. In questo caso, la sua massa rimarrà invariata. Se proviamo a piantare un chiodo su una tavola sulla luna, il martello peserà 6 volte di meno. Ma quando colpisce la testa, agirà sul chiodo con la stessa forza della Terra, perché la massa del martello non è cambiata.

La linea di fondo. La messa è una proprietà inseparabile di qualsiasi corpo. Se il core dello sport massa 7 kg è difficile da lanciare sulla Terra, sarà altrettanto difficile lanciarlo a gravità zero, nonostante il fatto che il peso sarà zero.

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