Greutatea corporală în fizică definition️ definiție, formulă, modul în care este măsurată, diferă de masă, ce determină și ce cauzează forța greutății

Greutatea și masa sunt confuzie eternă

Concept și definiții

Masa (notată cu litera m) este una dintre cantitățile fizice, cum ar fi volumul, care determină cantitatea de materie dintr-un obiect. Există mai multe fenomene care fac posibilă evaluarea acestuia. Există o opinie printre teoreticieni că unele dintre aceste fenomene pot fi independente unele de altele, dar în timpul experimentelor nu s-au găsit diferențe în rezultatele metodei de măsurare a masei:

  • Inerțial. Este determinat de rezistența corpului la accelerație prin forță.
  • Gravitațional activ și pasiv. Se măsoară prin forța de interacțiune a câmpurilor gravitaționale ale obiectelor.
Картинка

O persoană își simte masa în contact cu o altă suprafață. ... Poate fi un scaun, firmamentul terestru, un scaun de astronaut în timp ce accelerează într-o rachetă. În aceste exemple, vorbim despre o cantitate pe care fizicienii o numesc greutate și percepută subiectiv ca o greutate aparentă.

Este egală cu masa reală măsurată în aproape toate cazurile interne, cu următoarele excepții:

  • Corpul primește accelerație cu o componentă verticală în raport cu solul. De exemplu, într-un lift sau într-un avion.
  • Pe lângă gravitația Pământului, alte forțe acționează asupra corpului - centrifugale, gravitaționale ale alteia din corp, arhimedic.

Abordarea gravitațională

În majoritatea cazurilor, la definirea conceptului de greutate (denumirea acceptată este P, în latină este scrisă ca pondus), se folosește așa-numita definiție gravitațională. În manualele de fizică, formula greutății pentru un corp descrie o cantitate ca o forță care acționează asupra unui obiect ca urmare a gravitației. În limbajul matematicii, aceasta este definită de expresia P = mg Unde:

Картинка 1
  • m este masa;
  • g - accelerația gravitațională.

Formula implică în ce se măsoară greutatea: cantitativ se calculează în aceleași unități ca forța. Prin urmare, conform Sistemului Internațional de Unități (SI), P se măsoară în Newtoni.

Câmpul gravitațional al Pământului nu este uniform și variază cu 0,5% peste suprafața planetei. În consecință, valoarea lui g este, de asemenea, instabilă. Valoarea general acceptată se numește standard și egală cu 9.80665 m / s2. În diferite locuri de pe suprafața Pământului, accelerația gravitațională reală este (m / s2):

Экватор
  • ecuator - 9.7803;
  • Sydney - 9.7968;
  • Moscova - 9.8155;
  • Polul Nord - 9.8322.

În 1901, a treia Conferință generală privind greutățile și măsurile a stabilit: greutatea înseamnă cantitate de aceeași natură ca forța, adică a definit-o ca un vector, deoarece forța este o cantitate vectorială. Cu toate acestea, unele manuale de fizică școlară încă iau P ca un scalar.

Definiția contactului

O altă abordare descrie fenomenul din punctul de vedere al înțelegerii a ceea ce forța se numește greutatea corporală. În acest caz, P este determinat de procedura de cântărire și înseamnă forța cu care obiectul acționează asupra suportului. Această abordare presupune rezultate diferite în funcție de detalii.

Картинка 2

De exemplu, un obiect în cădere liberă are un efect redus asupra suportului, totuși, a fi în gravitație zero nu își schimbă greutatea în conformitate cu definiția gravitațională. În consecință, o astfel de abordare necesită găsirea corpului investigat în repaus, sub acțiunea gravitației standard, fără influența forței centrifuge a rotației Pământului.

În plus, detectarea contactelor nu exclude distorsiunea flotabilității, ceea ce reduce greutatea măsurată a obiectului. În aer, corpurile sunt, de asemenea, afectate de o forță similară cu cea care este scufundată în apă. Pentru obiectele cu densitate redusă, efectul influenței devine mai vizibil. Un exemplu în acest sens este un balon umplut cu heliu cu greutate negativă. În sens general, orice acțiune are un efect distorsionant asupra greutății de contact, de exemplu:

Гравитация
  • Forța centrifugă. Pe măsură ce Pământul se rotește, obiectele de la suprafață sunt supuse unor forțe centrifuge mai pronunțate spre ecuator.
  • Influența gravitațională a altor corpuri astronomice. Soarele și luna atrag obiecte de pe suprafața pământului în grade diferite, în funcție de distanță. Această influență este nesemnificativă la nivelul gospodăriei, dar se reflectă vizibil în fenomene precum fluxul și refluxul mării.
  • Magnetism. Câmpurile magnetice puternice pot provoca levitarea unor obiecte afectate.

Istoria conceptului

Древнегреческие философы

Conceptele de gravitație și ușurință ca proprietăți inerente ale corpurilor fizice menționat de filosofii greci antici ... Platon a descris greutatea drept tendința naturală a obiectelor de a-și găsi propriul tip. Pentru Aristotel, ușurința era o proprietate în restabilirea ordinii elementelor de bază: aer, pământ, foc și apă. Arhimede considera greutatea ca opusul flotabilității. Prima definiție de contact a fost dată de Euclid, descriind cantitatea ca fiind ușurința unui lucru comparativ cu altul, măsurată prin echilibru.

Când oamenii de știință medievale au descoperit că, în practică, viteza unui obiect în cădere a crescut în timp. Au schimbat conceptul de greutate pentru a păstra relațiile cauzale între fenomene. Conceptul a fost împărțit pentru corpurile în repaus și cele în cădere gravitațională.

Rezultate semnificative în teorie au fost obținute de Galileo, care a ajuns la concluzia că cantitatea este proporțională cu cantitatea de materie din obiect și nu cu viteza de mișcare a acestuia, așa cum sugerează fizica lui Aristotel. Descoperirea lui Newton a legii gravitației universale a dus la separarea fundamentală a greutății de proprietatea fundamentală a obiectelor asociate cu inerția. Oamenii de știință au considerat că factorii de mediu și flotabilitatea sunt o denaturare a condițiilor de măsurare. În astfel de circumstanțe, el a inventat termenul de greutate aparentă.

Эйнштейн

În secolul XX, conceptele newtoniene de timp și spațiu absolut au fost contestate de lucrarea lui Einstein. Teoria relativitatii puneți toți observatorii, în mișcare și accelerare, în condiții diferite. Acest lucru a dus la ambiguitate cu privire la ceea ce se înțelege exact prin masă, care, împreună cu forța gravitațională, a devenit o cantitate în esență dependentă de cadru.

Ambiguitățile generate de relativitate au dus la dezbateri serioase în comunitatea didactică cu privire la modul de definire a greutăților pentru studenți și la ceea ce ar trebui să le numim. Alegerea a început să se afle între înțelegerea acesteia ca o forță cauzată de gravitația Pământului și definiția contactului care rezultă din actul cântăririi.

Diferențe cu masa

Confuzia în înțelegerea modului în care masa diferă de greutate este inerentă pentru persoanele care nu studiază fizica în detaliu. Există o explicație simplă pentru acest lucru - de regulă, acești termeni sunt folosiți în mod interschimbabil în viața de zi cu zi. În cazul general, dacă corpul este la suprafața pământului și este nemișcat, valoarea masei va fi egală cu scalarul greutății în kilograme. Un tabel care clarifică diferența dintre concepte arată astfel:

Greutate Greutatea
Este o proprietate a materiei. Mereu constant. Depinde de acțiunea gravitației.
Un obiect material nu este niciodată zero. Poate fi zero în anumite condiții.
Nu se schimbă în funcție de locație. Scade sau crește în diferite locuri ale Pământului sau în funcție de înălțimea de deasupra suprafeței sale.
Este un scalar. Un vector îndreptat spre centrul pământului sau către alt centru gravitațional.
Poate fi măsurat cu echilibru Măsurat cu un echilibru de primăvară.
De obicei măsurat în grame și kilograme. Unitatea de forță și greutate este una - Newton (notat ca N)

Principala proprietate distinctivă a masei este că pentru dinamica clasică este o cantitate invariantă specifică pentru fiecare corp. Relativitatea generală descrie tranziția masei la energie și invers.

De obicei, valoarea numerică dintre m și P pe Pământ este strict proporțională. La nivel de zi cu zi, pentru a afla greutatea unui corp cu o masă cunoscută, este suficient să ne amintim că obiectele cântăresc de obicei în newtoni de aproximativ 10 ori valoarea m în kilograme.

Metode de măsurare

De fapt, greutatea poate fi măsurată ca forța de reacție a suportului la masă, care apare la punctul de aplicare. Mărimea apariției acestei forțe este egală ca valoare cu P. dorită. Poate fi determinată folosind un balans de arc. Deoarece forța de greutate care determină devierea raportată pe scară poate varia de la un loc la altul, valorile vor diferi, de asemenea. Pentru standardizare, acest tip de contor este întotdeauna calibrat din fabrică la 9.80665 m / s2 și apoi recalibrat unde va fi utilizat.

Un mecanism cu pârghie este utilizat pentru a măsura masa. ... Deoarece orice modificare a gravitației va avea același efect asupra maselor cunoscute și necunoscute, metoda echilibrului permite ca rezultatul să fie același oriunde pe Pământ. Factorii de ponderare în acest caz sunt calibrați și etichetați în unități de masă, astfel încât pârghia de echilibrare vă permite să găsiți masa comparând efectul de atracție asupra obiectului țintă cu efectul asupra standardului.

Весы

În absența unui câmp gravitațional departe de corpurile astronomice mari, echilibrul pârghiei nu va funcționa, dar, de exemplu, pe Lună va arăta aceleași valori ca pe Pământ. Unele dintre aceste instrumente pot fi etichetate în unități de greutate, dar din moment ce sunt calibrate din fabrică pentru greutatea standard, vor afișa P pentru condițiile pentru care sunt setate.

Aceasta înseamnă că balansul fasciculului nu este conceput pentru a măsura gravitația locală care acționează asupra unui obiect. Greutatea exactă poate fi determinată prin calcul prin înmulțirea masei cu valoarea gravitației locale din tabelele corespunzătoare.

Pe alte planete

Планеты

Spre deosebire de masă, greutatea corporală în diferite locuri variază în funcție de modificarea valorii accelerației gravitaționale. Mărimea forței de greutate de pe alte planete, precum și de pe Pământ, depinde nu numai de masa lor, ci și de cât de departe este suprafața de centrul de greutate.

Tabelul de mai jos prezintă accelerațiile gravitaționale comparative pe alte planete, Soarele și Luna. Suprafața pentru giganții gazoși (Jupiter, Saturn, Uranus și Neptun) înseamnă straturile lor exterioare de nor, pentru Soare - fotosfera. Valorile din tabel nu includ rotația centrifugă și reflectă gravitația efectivă observată în apropierea polilor.

Obiect astronomic Câtă greutate depășește Pământul Accelerația suprafeței m / s2
Soarele 27.9 274.1
Mercur 0,377 3.703
Venus 0,9032 8.872
Pământ 1 9.8226
Luna 0,1655 1.625
Marte 0,3895 3,728
Jupiter 2,64 25,93
Saturn 1.139 11.19
Uranus 0,917 9.01
Neptun 1.148 11.28

Pentru a obține propria greutate pe o altă planetă, trebuie doar să o înmulțiți cu numărul de multiplicitate din coloana corespunzătoare. Cu cât se face măsurarea mai aproape de centrul planetei, cu atât va fi mai mare valoarea și invers. Prin urmare, în ciuda faptului că forța gravitațională a lui Jupiter datorită masei sale uriașe este de 316 ori mai mare decât cea a Pământului, greutatea la nivelul norilor, datorită distanței lor mari de centrul de masă, nu pare impresionant cum ne-am putea aștepta.

Невесомость

Un alt efect interesant, numit imponderabilitate, este caracteristic nu numai spațiului. Poate fi observat în diferite circumstanțe și pe Pământ. De exemplu, în cădere liberă, nu există suport pe care să se aplice o forță, ceea ce înseamnă că greutatea va fi egală cu zero, în ciuda prezenței accelerației gravitației și a masei.

Un fenomen similar se întâmplă cu astronauții Stației Spațiale Internaționale pe orbita Pământului. De fapt, ea cade întotdeauna cu locuitorii săi la suprafața planetei, astfel încât locuitorii săi sunt în permanență într-o stare de imponderabilitate.

Astfel, regula principală care explică fenomenele observate și evită confuzia cu masa este următoarea: valoarea lui P este întotdeauna măsurată folosind greutăți de contact plasate între obiect și suprafața de referință. De aceea, un corp așezat pe cântar și care cade cu ele nu va apăsa pe dispozitiv, iar cântarul, în consecință, va arăta o valoare zero.

A existat un astronom german cu numele Bayer. El a dezvoltat un sistem pentru determinarea strălucirii stelelor și le-a aranjat în conformitate cu celălalt alfabet grecesc. Cel mai strălucitor a început cu litera „alfa”, apoi „beta” și așa mai departe. Mai târziu, oamenii de știință nu au schimbat principiul atunci când i-au rafinat sistemul, ci au distribuit doar stelele strălucitoare: „alfa1”, 2,3 etc.

текст при наведении

stea strălucitoare a cerului cu denumirea „alfa1” „Regulus”

În fizică, grosimea, precum și distanța (distanța) și diametrul, sunt notate cu litera d.

În documentația de proiectare, denumirile sunt utilizate conform GOST 2.321.

Grosimea este indicată de litera s.

Dimensiunea totală sau totală conform GOST este indicată printr-o literă mare, ceea ce înseamnă că grosimea totală (totală) ar trebui indicată de litera S.

Perimetrul este suma lungimilor tuturor laturilor (sau lungimea totală a tuturor limitelor formei). Aproape fiecare formă are o formulă diferită pentru perimetru, așa cum este cazul zonei.

În matematică, de regulă, se obișnuiește desemnarea perimetrului unei figuri prin litera latină „P”.

De exemplu, formula perimetrului arată astfel: P = 2 * (a + b).

Puteți observa, de asemenea, faptul că lungimea unui cerc, care este perimetrul său (deoarece, în cazul unui cerc, lungimea acestuia este marginea figurii), este notată nu cu litera "P", ci cu litera „C” sau chiar l. Dar aceasta este mai degrabă o excepție de la regulă, în toate celelalte cazuri este indicată cu litera „P”.

Viteza în fizică este o caracteristică cantitativă a mișcării unui corp, este notată cu litera V. Viteza este numerică egală cu calea (calea este notată cu S) parcursă de corp pe unitate de timp ( timpul se notează cu t).

Unitatea de măsură pentru viteză este metru pe secundă (m / s).

Samira Gadzhieva este o celebră actriță și cântăreață din Dagestan, s-a născut la Derbent pe 27 iunie 1991, trăiește și lucrează în prezent în Makhachkala, este o lezginka de naționalitate.

Creșterea lui Samira Hajiyeva este de aproximativ 172 de centimetri, artista are pagini personale pe rețelele de socializare Instagram și VKontakte.

Este uimitor cât de mulți oameni, atunci când folosesc cuvintele „masă” și „greutate”, nu înțeleg diferența lor din punct de vedere al fizicii și înseamnă același lucru. Între timp, această diferență este fundamentală și uriașă ...

Greutate

Să începem cu masa. Masa determină proprietățile inerțiale ale unui corp. Ce inseamna asta? Inerția este capacitatea organismului de a rezista unei schimbări a stării sale de mișcare sub influența forței. Încercați să opriți o minge de fotbal care se rostogolește prin inerție. Și apoi - o mașină care rulează cu aceeași viteză prin inerție. În acest din urmă caz, este mult mai dificil să faci acest lucru, deoarece mașina are multă materie. Și putem spune că mașina are mai multă greutate. Masa se măsoară în kilograme și se notează cu litera m... Greutatea corporală este întotdeauna constantă.

Greutatea

În ceea ce privește greutatea, este puterea. Ca orice altă forță, este o mărime vectorială (având o direcție de acțiune) și se măsoară în newtoni ... Prin definiție, greutatea este forța cu care un corp acționează asupra unui suport sau a unei suspensii:

Вес и масса – вечная путаница

Dacă o persoană care cântărește 70 kg stă nemișcată pe podea, ce forțe acționează asupra sa din punctul de vedere al mecanicii clasice? Doar doi. Una dintre ele este forța gravitațională îndreptată vertical în jos. Aceasta este forța cu care Pământul atrage o persoană și este egală cu produsul masei persoanei masupra accelerației gravitației g(pentru Pământ - 9,81 m / s2, să rotunjim această valoare până la 10). Astfel, această forță va fi egală cu mg = 70 * 10 = 700H. Adesea, această forță este măsurată și în kilograme, kgf ... Valoarea sa este egală cu greutatea unui corp care cântărește 1 kg, prin urmare, oamenii obișnuiți măsoară adesea greutatea în kilograme și de aceea apare adesea confuzie cu greutatea și masa.

A doua forță este forța de reacție a suportului N... Persoana apasă pe podea, iar podeaua rezistă - cu exact aceeași forță ca și forța gravitațională. Această forță este direcționată în direcția opusă și este egală în mărime cu forța gravitațională. Forța totală este egală cu F = mg-N = 0 .

Vă puteți întreba - de ce toate acestea dacă gravitația și greutatea sunt una și aceeași? Nimic de acest fel, acestea sunt lucruri complet diferite, ele doar coincid în acest exemplu. Luați în considerare un astronaut într-o rachetă care decolează. De asemenea, este afectat de forța gravitațională și forța de reacție a suportului, dar pe lângă aceasta se adaugă forța care împinge astronautul în sus împreună cu racheta. În acest caz, forța de reacție a suportului Nva depăși gravitația mg , iar greutatea astronautului va crește, el va experimenta o supraîncărcare, deși forța gravitațională și masa astronautului nu s-au schimbat.

Вес и масса – вечная путаница

De fapt, greutatea este un termen nesemnificativ pentru fizicieni. Din punct de vedere al fizicii, este mai corect să o numim pur și simplu forță, iar cuvântul „greutate” este doar un tribut adus tradiției lingvistice.

În condiții terestre, oamenii echivalează de obicei greutatea și masa, iar scara pentru toate cântarele este calibrată pentru gravitația terestră. Cu toate acestea, interacțiunea dintre greutate și masă este foarte interesantă de observat în alte condiții decât Pământul. Deci, pe Lună, forța gravitațională este de 6 ori mai mică decât cea a Pământului, respectiv greutatea astronautului va fi de 6 ori mai mică. În acest caz, masa sa va rămâne neschimbată. Dacă încercăm să ciocnim un cui într-o scândură de pe lună, ciocanul va cântări de 6 ori mai puțin. Dar atunci când lovești capul, acesta va acționa asupra cuiului cu aceeași forță ca și pe Pământ, deoarece masa ciocanului nu s-a schimbat.

Linia de fund. Masa este o proprietate inseparabilă a oricărui corp. Dacă nucleul sportiv masa 7 kg este greu de aruncat pe Pământ, va fi la fel de greu să-l arunci în gravitație zero, în ciuda faptului că acesta greutatea va fi zero.

Dacă ți-a plăcut articolul, abonează-te la canal, povestește despre el pe rețelele de socializare și vom încerca să nu ne pierdem fața)

Добавить комментарий