Lichaamsgewicht in de natuurkunde ℹ️ definitie, formule, hoe het wordt gemeten, hoe het verschilt van massa, waar de kracht van het gewicht van afhangt en wat het veroorzaakt

Gewicht en massa zijn eeuwige verwarring

Concept en definities

Massa (aangeduid met de letter m) is een van de fysieke grootheden, zoals volume, die de hoeveelheid materie in een object bepalen. Er zijn verschillende verschijnselen die het mogelijk maken om het te evalueren. Er is een mening onder theoretici dat sommige van deze verschijnselen onafhankelijk van elkaar kunnen zijn, maar tijdens de experimenten werden geen verschillen gevonden in de resultaten van de methode van massametingen:

  • Traagheid. Het wordt bepaald door de weerstand van het lichaam tegen krachtversnelling.
  • Actieve en passieve zwaartekracht. Het wordt gemeten door de interactiekracht van de zwaartekrachtvelden van objecten.
Картинка

Een persoon voelt zijn massa in contact met een ander oppervlak. ​Het kan een stoel zijn, het firmament van de aarde, een astronautenstoel terwijl hij accelereert in een raket. In deze voorbeelden hebben we het over een hoeveelheid die natuurkundigen gewicht noemen, en subjectief gezien als een schijnbaar gewicht.

Het is in bijna alle huishoudelijke gevallen gelijk aan de werkelijk gemeten massa, met de volgende uitzonderingen:

  • Het lichaam krijgt versnelling met een verticale component ten opzichte van de grond. Bijvoorbeeld in een lift of een vliegtuig.
  • Naast de zwaartekracht van de aarde werken andere krachten op het lichaam - centrifugaal, zwaartekracht van een ander uit het lichaam, Archimedes.

Zwaartekrachtbenadering

In de meeste gevallen wordt bij het definiëren van het begrip gewicht (de geaccepteerde aanduiding is P, in het Latijn wordt geschreven als pondus) de zogenaamde zwaartekrachtdefinitie gebruikt. In natuurkundeboeken beschrijft de gewichtsformule voor een lichaam een ​​grootheid als een kracht die als gevolg van de zwaartekracht op een object inwerkt. In de taal van de wiskunde wordt dit gedefinieerd door de uitdrukking P = mg waar:

Картинка 1
  • m is de massa;
  • g - zwaartekrachtversnelling.

De formule geeft aan waarin het gewicht wordt gemeten: kwantitatief wordt het berekend in dezelfde eenheden als de kracht. Daarom wordt P volgens het International System of Units (SI) gemeten in Newton.

Het zwaartekrachtveld van de aarde is niet uniform en varieert binnen 0,5% van het aardoppervlak. Dienovereenkomstig is de waarde van g ook onstabiel. De algemeen aanvaarde waarde wordt de standaard genoemd en is gelijk aan 9,80665 m / s2. Op verschillende plaatsen op het aardoppervlak is de werkelijke zwaartekrachtversnelling (m / s2):

Экватор
  • evenaar - 9,7803;
  • Sydney - 9,7968;
  • Moskou - 9,8155;
  • Noordpool - 9.8322.

In 1901 werd de derde Algemene Conferentie over Maten en Gewichten vastgesteld: gewicht betekent hoeveelheid van dezelfde aard als kracht, dat wil zeggen, het definieerde het als een vector, aangezien kracht een vectorgrootheid is. Niettemin nemen sommige schoolfysica-handboeken nog steeds P voor een scalair.

Contact definitie

Een andere benadering beschrijft het fenomeen vanuit het standpunt dat men begrijpt wat kracht lichaamsgewicht wordt genoemd. In dit geval wordt P bepaald door de weegprocedure en betekent de kracht waarmee het object op de steun inwerkt. Deze benadering gaat uit van verschillende resultaten, afhankelijk van de details.

Картинка 2

Een object in vrije val heeft bijvoorbeeld weinig effect op de ondersteuning, maar als het zwaartekracht nul is, verandert het gewicht niet in overeenstemming met de definitie van de zwaartekracht. Bijgevolg vereist een dergelijke benadering dat het onderzochte lichaam in rust wordt gevonden, onder invloed van de standaardzwaartekracht, zonder de invloed van de middelpuntvliedende kracht van de rotatie van de aarde.

Bovendien sluit contactdetectie vervorming van het drijfvermogen niet uit, wat het gemeten gewicht van het object vermindert. In de lucht worden lichamen ook beïnvloed door een kracht die vergelijkbaar is met die welke in water wordt ondergedompeld. Bij objecten met een lage dichtheid wordt het effect van de invloed beter merkbaar. Een voorbeeld hiervan is een met helium gevulde ballon met een negatief gewicht. In algemene zin heeft elke handeling een verstorend effect op het contactgewicht, bijvoorbeeld:

Гравитация
  • Centrifugale kracht. Terwijl de aarde roteert, zijn objecten op het oppervlak onderhevig aan middelpuntvliedende krachten die meer uitgesproken zijn in de richting van de evenaar.
  • De gravitatie-invloed van andere astronomische lichamen. De zon en de maan trekken objecten op het aardoppervlak in verschillende mate aan, afhankelijk van de afstand. Deze invloed is onbeduidend op huishoudelijk niveau, maar wordt merkbaar weerspiegeld in verschijnselen als de eb en vloed van de zee.
  • Magnetisme. Sterke magnetische velden kunnen ervoor zorgen dat sommige aangetaste objecten gaan zweven.

Geschiedenis van het concept

Древнегреческие философы

De begrippen zwaartekracht en lichtheid als inherente eigenschappen van fysieke lichamen genoemd door oude Griekse filosofen ​Plato beschreef gewicht als de natuurlijke neiging van objecten om hun eigen soort te vinden. Voor Aristoteles was lichtheid een eigenschap bij het herstellen van de orde van de basiselementen: lucht, aarde, vuur en water. Archimedes zag gewicht als het tegenovergestelde van drijfvermogen. De eerste contactdefinitie werd gegeven door Euclides, die kwantiteit beschrijft als de lichtheid van het ene ding in vergelijking met het andere, gemeten door balans.

Toen middeleeuwse wetenschappers ontdekten dat in de praktijk de snelheid van een vallend object in de loop van de tijd toenam. Ze veranderden het concept van gewicht om causale verbanden tussen verschijnselen te behouden. Het concept was verdeeld voor lichamen in rust en die in zwaartekracht.

Significante resultaten in theorie werden bereikt door Galileo, die tot de conclusie kwam dat de hoeveelheid evenredig is met de hoeveelheid materie in het object, en niet met de snelheid van zijn beweging, zoals gesuggereerd door de fysica van Aristoteles. Newtons ontdekking van de wet van universele zwaartekracht leidde tot de fundamentele scheiding tussen gewicht en de fundamentele eigenschap van objecten die samenhangen met traagheid. De wetenschapper beschouwde omgevingsfactoren en drijfvermogen als een verstoring van de meetomstandigheden. Voor dergelijke omstandigheden bedacht hij de term schijnbaar gewicht.

Эйнштейн

In de 20e eeuw werden Newtoniaanse concepten van absolute tijd en ruimte uitgedaagd door het werk van Einstein. Relativiteitstheorie zet alle waarnemers, bewegend en versnellend, in verschillende omstandigheden. Dit heeft geleid tot onduidelijkheid over wat precies wordt bedoeld met massa, die samen met de zwaartekracht een in wezen frame-afhankelijke grootheid is geworden.

De onduidelijkheden die door de relativiteitstheorie worden gegenereerd, hebben geleid tot serieuze discussies in de onderwijsgemeenschap over hoe gewichten voor studenten moeten worden gedefinieerd en hoe ze moeten worden genoemd. De keuze begon te liggen tussen het begrip ervan als een kracht die wordt veroorzaakt door de zwaartekracht van de aarde, en de definitie van contact die voortkomt uit het wegen.

Verschillen met massa

Verwarring bij het begrijpen van het verschil tussen massa en gewicht is inherent aan mensen die de natuurkunde niet in detail bestuderen. Hier is een eenvoudige verklaring voor - in de regel worden deze termen in het dagelijks leven door elkaar gebruikt. In het algemene geval, als het lichaam zich op het aardoppervlak bevindt en onbeweeglijk is, is de massawaarde gelijk aan de scalaire waarde van het gewicht in kilogram. Een tabel die het verschil tussen de concepten verduidelijkt, ziet er als volgt uit:

Gewicht Het gewicht
Het is een eigenschap van materie. Altijd constant. Hangt af van de werking van de zwaartekracht.
Een materieel object is nooit nul. Kan onder bepaalde voorwaarden nul zijn.
Verandert niet afhankelijk van de locatie. Verlaagt of neemt toe op verschillende plaatsen op de aarde of afhankelijk van de hoogte boven het oppervlak.
Het is een scalair. Een vector die naar het middelpunt van de aarde of een ander zwaartekrachtcentrum wijst.
Kan worden gemeten met balans Gemeten met een veerbalans.
Meestal gemeten in gram en kilogram. De eenheid van kracht en gewicht is één - Newton (aangeduid als N)

De belangrijkste onderscheidende eigenschap van massa is dat het voor de klassieke dynamica een specifieke invariante grootheid is voor elk lichaam. De algemene relativiteitstheorie beschrijft de overgang van massa naar energie en vice versa.

Gewoonlijk is de numerieke waarde tussen m en P op aarde strikt proportioneel. Om het gewicht van een lichaam met een bekende massa te achterhalen, is het op het alledaagse niveau voldoende om te onthouden dat objecten gewoonlijk ongeveer 10 keer de waarde van m in kilogram wegen in newton.

Meetmethoden

In feite kan het gewicht worden gemeten als de reactiekracht van de drager op de massa, die verschijnt op het punt van aanbrenging. De grootte van het optreden van deze kracht is in waarde gelijk aan de gewenste P. Deze kan met behulp van een veerbalans worden bepaald. Omdat de zwaartekracht die de gerapporteerde afbuiging op de schaal veroorzaakt, van plaats tot plaats kan verschillen, zullen de waarden ook verschillen. Voor standaardisatie wordt dit type meter altijd in de fabriek gekalibreerd op 9.80665 m / s2 en vervolgens opnieuw gekalibreerd waar het zal worden gebruikt.

Een hefboommechanisme wordt gebruikt om de massa te meten. ​Omdat veranderingen in de zwaartekracht hetzelfde effect hebben op bekende en onbekende massa's, zorgt de balansmethode ervoor dat het resultaat overal op aarde hetzelfde is. De weegfactoren zijn in dit geval gekalibreerd en gelabeld in massa-eenheden, dus met de balanshendel kunt u de massa vinden door het effect van aantrekking op het doelobject te vergelijken met het effect op de standaard.

Весы

Bij afwezigheid van een zwaartekrachtveld ver van grote astronomische lichamen, zal de balans van de hefboom niet werken, maar bijvoorbeeld op de maan zal het dezelfde waarden vertonen als op aarde. Sommige van deze instrumenten kunnen worden gelabeld in gewichtseenheden, maar aangezien ze in de fabriek zijn gekalibreerd voor standaardzwaartekracht, geven ze P weer voor de omstandigheden waarvoor ze zijn ingesteld.

Dit betekent dat de bundelbalans niet is ontworpen om de lokale zwaartekracht te meten die op een object inwerkt. Het exacte gewicht kan worden bepaald door berekening door de massa te vermenigvuldigen met de lokale zwaartekrachtwaarde uit de bijbehorende tabellen.

Op andere planeten

Планеты

In tegenstelling tot massa varieert het lichaamsgewicht op verschillende plaatsen afhankelijk van de verandering in de waarde van de zwaartekrachtversnelling. De grootte van de zwaartekracht op andere planeten, evenals op aarde, hangt niet alleen af ​​van hun massa, maar ook van hoe ver het oppervlak zich van het zwaartepunt bevindt.

De onderstaande tabel toont de vergelijkende zwaartekrachtversnellingen op andere planeten, de zon en de maan. Het oppervlak voor gasreuzen (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) betekent hun buitenste wolkenlagen, voor de zon - de fotosfeer. De waarden in de tabel zijn exclusief centrifugale rotatie en weerspiegelen de feitelijke zwaartekracht waargenomen nabij de polen.

Astronomisch object Hoeveel zwaartekracht overtreft de aarde Oppervlakteversnelling m / s2
De zon 27,9 274,1
Kwik 0,377 3.703
Venus 0,9032 8.872
Aarde 1 9.8226
Maan 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

Om uw eigen gewicht op een andere planeet te krijgen, hoeft u het alleen maar te vermenigvuldigen met het veelvoud van de overeenkomstige kolom. Hoe dichter bij het midden van de planeet de meting wordt gedaan, hoe hoger de waarde zal zijn, en vice versa. Daarom, ondanks het feit dat de zwaartekracht van Jupiter vanwege zijn enorme massa 316 keer hoger is dan die van de aarde, lijkt het gewicht op het niveau van de wolken, vanwege hun grote afstand tot het zwaartepunt, niet zo indrukwekkend zoals je zou verwachten.

Невесомость

Een ander interessant effect, gewichtloosheid genaamd, is niet alleen kenmerkend voor de ruimte. Het kan onder verschillende omstandigheden en op aarde worden waargenomen. Bij een vrije val is er bijvoorbeeld geen ondersteuning waarop een kracht zou worden uitgeoefend, wat betekent dat het gewicht gelijk is aan nul, ondanks de aanwezigheid van de versnelling van zwaartekracht en massa.

Een soortgelijk fenomeen doet zich voor bij de astronauten van het internationale ruimtestation in een baan om de aarde. In feite valt het altijd met zijn bewoners naar de oppervlakte van de planeet, dus zijn inwoners zijn constant in een staat van gewichtloosheid.

De hoofdregel voor het verklaren van de waargenomen verschijnselen en het vermijden van verwarring met massa is dus de volgende: de P-waarde wordt altijd gemeten met behulp van contactgewichten die tussen het object en het referentieoppervlak zijn geplaatst. Dat is de reden waarom een ​​lichaam dat op de weegschaal wordt geplaatst en ermee valt, geen druk op het apparaat uitoefent, en de weegschaal zal dienovereenkomstig een nulwaarde weergeven.

Er was een Duitse astronoom met de achternaam Bayer. Hij ontwikkelde een systeem om de helderheid van de sterren te bepalen en rangschikte ze in overeenstemming met het andere Griekse alfabet. De helderste begon met de letter "alpha", vervolgens "beta" enzovoort. Later veranderden de wetenschappers het principe niet bij het verfijnen van zijn systeem, ze verdeelden alleen de heldere sterren: "alpha1", 2,3, enz.

текст при наведении

heldere ster aan de hemel met de aanduiding "alpha1" "Regulus"

In de natuurkunde worden dikte, evenals afstand (afstand) en diameter, aangeduid met de letter d.

In de ontwerpdocumentatie worden aanduidingen gebruikt volgens GOST 2.321.

Dikte wordt aangegeven met s.

De totale of totale grootte volgens GOST wordt aangeduid met een hoofdletter, wat betekent dat de totale (totale) dikte moet worden aangegeven met de letter S.

De omtrek is de som van de lengtes van alle zijden (of de totale lengte van alle grenzen van de vorm). Bijna elke vorm heeft een andere formule voor de omtrek, net als het gebied.

In de wiskunde is het in de regel gebruikelijk om de omtrek van een figuur aan te duiden met de Latijnse letter "P".

De omtrekformule ziet er bijvoorbeeld als volgt uit: P = 2 * (a + b).

U kunt ook opmerken dat de lengte van een cirkel, die de omtrek is (aangezien in het geval van een cirkel de lengte de grens van de figuur is), niet wordt aangegeven door de letter "P", maar door de letter "C" of zelfs l. Maar dit is eerder een uitzondering op de regel, in alle andere gevallen wordt het aangegeven met de letter "P".

Snelheid in de natuurkunde is een kwantitatief kenmerk van de beweging van een lichaam, het wordt aangeduid met de letter V.Snelheid is numeriek gelijk aan het pad (het pad wordt aangeduid met S) dat het lichaam per tijdseenheid doorkruist ( tijd wordt aangegeven met t).

De maateenheid voor snelheid is meter per seconde (m / s).

Samira Gadzhieva is een beroemde actrice en zangeres uit Dagestan, werd geboren in Derbent op 27 juni 1991, woont en werkt momenteel in Makhachkala, is een Lezgiër naar nationaliteit.

De groei van Samira Hajiyeva is ongeveer 172 centimeter, de kunstenaar heeft persoonlijke pagina's op de sociale netwerken Instagram en VKontakte.

Het is verbazingwekkend hoeveel mensen, wanneer ze de woorden "massa" en "gewicht" gebruiken, hun verschil vanuit het oogpunt van fysica niet begrijpen en hetzelfde bedoelen. Ondertussen is dit verschil fundamenteel en enorm ...

Gewicht

Laten we beginnen met de mis. Massa bepaalt de traagheidseigenschappen van een lichaam. Wat betekent dit? Traagheid is het vermogen van het lichaam om een ​​verandering in zijn bewegingstoestand onder invloed van kracht te weerstaan. Probeer te voorkomen dat een voetbal gaat rollen door inertie. En dan - een auto die door traagheid met dezelfde snelheid rolt. In het laatste geval is het veel moeilijker om dit te doen, omdat de auto veel materie heeft. En we kunnen zeggen dat de auto meer gewicht heeft. De massa wordt gemeten in kilogram en aangeduid met de letter m​Het lichaamsgewicht is altijd constant.

Het gewicht

Wat het gewicht betreft, het is kracht. Net als elke andere kracht is het een vectorgrootheid (met een werkingsrichting) en wordt het gemeten in Newton ​Gewicht is per definitie de kracht waarmee een lichaam op een steun of ophanging inwerkt:

Вес и масса – вечная путаница

Als een persoon met een gewicht van 70 kg roerloos op de grond staat, welke krachten werken dan vanuit het oogpunt van de klassieke mechanica op hem? Gewoon twee. Een daarvan is de zwaartekracht die verticaal naar beneden is gericht. Dit is de kracht waarmee de aarde een persoon aantrekt, en het is gelijk aan het product van de massa van de persoon mop de versnelling van de zwaartekracht g(voor de aarde - 9,81 m / s2, laten we deze waarde afronden naar 10). Deze kracht zal dus gelijk zijn aan mg = 70 * 10 = 700H. Vaak wordt deze kracht ook gemeten in kilogramkracht, kgf ​De waarde is gelijk aan het gewicht van een lichaam van 1 kg, daarom meten gewone mensen vaak het gewicht in kilogrammen en daarom ontstaat er vaak verwarring met gewicht en massa.

De tweede kracht is de reactiekracht van de steun N​Een persoon drukt op de vloer en de vloer biedt weerstand - met precies dezelfde kracht als de zwaartekracht. Deze kracht is in tegengestelde richting gericht en is in grootte gelijk aan de zwaartekracht. De totale kracht is gelijk aan F = mg-N = 0 .

Je vraagt ​​je misschien af ​​- waarom dit allemaal als zwaartekracht en gewicht hetzelfde zijn? Niets van dien aard, dit zijn totaal verschillende dingen, ze vallen gewoon samen in dit voorbeeld. Beschouw een astronaut in een raket die opstijgt. Het wordt ook beïnvloed door de zwaartekracht en de reactiekracht van de steun, maar daar komt nog de kracht bij die de astronaut samen met de raket omhoog duwt. In dit geval de reactiekracht van de steun Nzal de zwaartekracht overschrijden mg , en het gewicht van de astronaut zal toenemen, zal hij een overbelasting ervaren, hoewel de zwaartekracht en de massa van de astronaut niet zijn veranderd.

Вес и масса – вечная путаница

In feite is gewicht een onbeduidende term voor natuurkundigen. Vanuit natuurkundig oogpunt is het juister om het simpelweg kracht te noemen, en het woord "gewicht" is slechts een eerbetoon aan de taaltraditie.

Onder aardse omstandigheden stellen mensen gewoonlijk gewicht en massa gelijk, en de schaal voor alle schalen is gekalibreerd voor aardse zwaartekracht. De interactie tussen gewicht en massa is echter erg interessant om te observeren in andere omstandigheden dan de aarde. Dus op de maan is de zwaartekracht respectievelijk 6 keer minder dan die van de aarde, en het gewicht van de astronaut zal ook 6 keer minder zijn. In dit geval blijft de massa ongewijzigd. Als we proberen een spijker in een bord op de maan te slaan, zal de hamer 6 keer minder wegen. Maar als het op de kop slaat, zal het met dezelfde kracht op de spijker inwerken als op aarde, omdat de massa van de hamer niet is veranderd.

Waar het op neerkomt. Massa is een onafscheidelijke eigenschap van elk lichaam. Als de sport core massa- 7 kg is moeilijk om op aarde te gooien, het zal net zo moeilijk zijn om het zonder zwaartekracht te gooien, ondanks het feit dat het het gewicht zal nul zijn.

Als je het artikel leuk vond, abonneer je dan op het kanaal, vertel het op sociale netwerken en we zullen proberen om geen gezichtsverlies te lijden)

Добавить комментарий