Fizikte vücut ağırlığı ℹ️ tanımı, formülü, nasıl ölçüldüğü, kütleden nasıl farklılaştığı, ağırlık kuvveti neye bağlıdır ve buna neyin sebep olduğu

Ağırlık ve kütle ebedi kafa karışıklığıdır

Kavram ve tanımlar

Kütle (m harfi ile gösterilir), bir nesnedeki madde miktarını belirleyen hacim gibi fiziksel büyüklüklerden biridir. Değerlendirmeyi mümkün kılan birkaç fenomen vardır. Teorisyenler arasında, bu fenomenlerin bazılarının birbirinden bağımsız olabileceği yönünde bir görüş var, ancak deneyler sırasında, kütle ölçüm yönteminden elde edilen sonuçlarda herhangi bir farklılık bulunmadı:

  • Atalet. Vücudun kuvvetle ivmeye karşı direnci ile belirlenir.
  • Aktif ve pasif yerçekimi. Nesnelerin yerçekimi alanlarının etkileşim kuvveti ile ölçülür.
Картинка

Kişi, kütlesinin başka bir yüzeyle temas halinde olduğunu hisseder. ... Bir sandalye, dünyanın gökkubbesi, bir rokette hızlanırken bir astronotun koltuğu olabilir. Bu örneklerde, fizikçilerin ağırlık dediği ve öznel olarak görünen ağırlık olarak algıladığı bir nicelikten bahsediyoruz.

Aşağıdaki istisnalar dışında, neredeyse tüm yerel durumlarda gerçek ölçülen kütleye eşittir:

  • Gövde yere göre dikey bir bileşenle ivme alır. Örneğin, bir asansörde veya bir uçakta.
  • Dünyanın yerçekimine ek olarak, vücut üzerinde başka kuvvetler de etki eder - merkezkaç, vücuttan başka birinin yerçekimi, Arşimet.

Yerçekimi yaklaşımı

Çoğu durumda, ağırlık kavramını tanımlarken (kabul edilen atama P'dir, Latince'de gölet olarak yazılmıştır), sözde yerçekimi tanımı kullanılır. Fizik ders kitaplarında, bir cismin ağırlık formülü, bir miktarı, yerçekiminin bir sonucu olarak bir nesneye etki eden bir kuvvet olarak tanımlar. Matematik dilinde bu, P = mg ifadesi ile tanımlanır. nerede:

Картинка 1
  • m kütledir;
  • g - yerçekimi ivmesi.

Formül, ağırlığın neyle ölçüldüğünü ifade eder: nicel olarak kuvvetle aynı birimlerde hesaplanır. Bu nedenle, Uluslararası Birimler Sistemine (SI) göre, P, Newton cinsinden ölçülür.

Dünyanın yerçekimi alanı tekdüze değildir ve gezegenin yüzeyinde% 0,5 içinde değişir. Buna göre, g'nin değeri de kararsızdır. Genel olarak kabul edilen değere standart denir ve 9.80665 m / s2'ye eşittir. Dünya yüzeyinin çeşitli yerlerinde, gerçek yerçekimi ivmesi (m / s2):

Экватор
  • ekvator - 9.7803;
  • Sidney - 9.7968;
  • Moskova - 9.8155;
  • Kuzey Kutbu - 9.8322.

1901'de üçüncü Genel Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı kuruldu: ağırlık, kuvvetle aynı nitelikteki miktar anlamına gelir, yani kuvvet bir vektör miktarı olduğu için onu bir vektör olarak tanımlar. Bununla birlikte, bazı okul fizik ders kitapları hala bir skaler için P alır.

İletişim tanımı

Başka bir yaklaşım, fenomeni, hangi kuvvetin vücut ağırlığı olarak adlandırıldığını anlama açısından açıklar. Bu durumda P, tartım prosedürü ile belirlenir ve nesnenin desteğe etki ettiği kuvvet anlamına gelir. Bu yaklaşım ayrıntılara bağlı olarak farklı sonuçlar varsayar.

Картинка 2

Örneğin, serbest düşüşteki bir nesnenin destek üzerinde çok az etkisi vardır, ancak sıfır yerçekiminde olmak, ağırlığını yerçekimi tanımına göre değiştirmez. Sonuç olarak, böyle bir yaklaşım, araştırılan bedeni, Dünya'nın dönüşünün merkezkaç kuvvetinin etkisi olmadan, standart yerçekimi etkisi altında hareketsiz halde bulmayı gerektirir.

Ek olarak, temas algılama, nesnenin ölçülen ağırlığını azaltan kaldırma kuvveti bozulmasını ortadan kaldırmaz. Havada vücutlar da suya batırılana benzer bir kuvvetten etkilenir. Düşük yoğunluğa sahip nesneler için, etkinin etkisi daha belirgin hale gelir. Bunun bir örneği, negatif ağırlıklı helyum dolu bir balondur. Genel anlamda, herhangi bir eylemin temas ağırlığı üzerinde bozucu bir etkisi vardır, örneğin:

Гравитация
  • Merkezkaç kuvveti. Dünya dönerken, yüzeydeki nesneler ekvatora doğru daha belirgin merkezkaç kuvvetlerine maruz kalır.
  • Diğer astronomik cisimlerin yerçekimi etkisi. Güneş ve ay, mesafeye bağlı olarak dünya yüzeyindeki nesneleri değişen derecelerde çeker. Bu etki, hane halkı düzeyinde önemsizdir, ancak denizin gelgiti ve akışı gibi fenomenlerde gözle görülür şekilde yansıtılır.
  • Manyetizma. Güçlü manyetik alanlar, etkilenen bazı nesnelerin havaya yükselmesine neden olabilir.

Kavramın tarihi

Древнегреческие философы

Fiziksel bedenlerin içsel özellikleri olarak yerçekimi ve hafiflik kavramları antik Yunan filozoflarının bahsettiği ... Platon, ağırlığı nesnelerin kendi türünü bulma eğilimi olarak tanımladı. Aristoteles için hafiflik, temel unsurların sırasını yeniden sağlamada bir özellikti: hava, toprak, ateş ve su. Arşimet, ağırlığı kaldırma kuvvetinin tersi olarak gördü. İlk temas tanımı, miktarı denge ile ölçülen bir şeyin diğerine kıyasla hafifliği olarak tanımlayan Öklid tarafından verildi.

Ortaçağ bilim adamları pratikte bunu keşfettiklerinde, düşen bir nesnenin hızı zamanla arttı. Olgular arasındaki nedensel ilişkileri korumak için ağırlık kavramını değiştirdiler. Konsept, hareketsiz cisimler ve yerçekimi düşüşü olanlar için bölündü.

Aristoteles'in fiziğinin önerdiği gibi, miktarın nesnedeki madde miktarıyla orantılı olduğu ve hareket hızıyla orantılı olduğu sonucuna varan Galileo, teoride önemli sonuçlar elde etti. Newton'un evrensel çekim yasasını keşfi, ağırlığın, eylemsizlikle ilişkili nesnelerin temel özelliğinden temelde ayrılmasına yol açtı. Bilim adamı, çevresel faktörleri ve kaldırma kuvvetini ölçüm koşullarının bozulması olarak değerlendirdi. Bu tür koşullar için, görünen ağırlık terimini icat etti.

Эйнштейн

20. yüzyılda, Newtoncu mutlak zaman ve uzay kavramlarına Einstein'ın çalışmasıyla meydan okundu. Görecelilik teorisi hareket eden ve hızlanan tüm gözlemcileri farklı koşullara koyun. Bu, kütle ile tam olarak ne kastedildiği konusunda belirsizliğe yol açtı ve kütleçekim kuvveti ile birlikte, esasen çerçeveye bağımlı bir nicelik haline geldi.

Göreliliğin yarattığı belirsizlikler, öğretim camiasında öğrenciler için ağırlıkların nasıl tanımlanacağı ve bunlara ne ad verilmesi gerektiği konusunda ciddi tartışmalara yol açmıştır. Seçim, onu Dünya'nın yerçekiminin neden olduğu bir kuvvet olarak anlamak ile tartım eyleminden kaynaklanan temas tanımı arasında yatmaya başladı.

Kütle ile farklılıklar

Fiziği ayrıntılı olarak çalışmayan insanlar için kütlenin ağırlıktan ne kadar farklı olduğunu anlamadaki kafa karışıklığı vardır. Bunun basit bir açıklaması var - bir kural olarak, bu terimler günlük yaşamda birbirinin yerine kullanılır. Genel durumda, cisim dünya yüzeyindeyse ve hareketsizse, kütle değeri kilogram cinsinden ağırlığın skalerine eşit olacaktır. Kavramlar arasındaki farkı açıklayan bir tablo şu şekildedir:

Ağırlık Ağırlık
Maddenin bir özelliğidir. Daima sabit. Yerçekiminin etkisine bağlıdır.
Maddi bir nesne asla sıfır değildir. Belirli koşullar altında sıfır olabilir.
Konuma göre değişmez. Dünyanın farklı yerlerinde veya yüzeyinin üzerindeki yüksekliğe bağlı olarak azalır veya artar.
Bu bir skalerdir. Dünyanın merkezine veya başka bir çekim merkezine doğru işaret eden bir vektör.
Denge ile ölçülebilir Yaylı terazi ile ölçülmüştür.
Tipik olarak gram ve kilogram cinsinden ölçülür. Kuvvet ve ağırlık birimi bir - Newton'dur (N olarak gösterilir)

Kütlenin temel ayırt edici özelliği, klasik dinamikler için her cisim için belirli bir değişmez büyüklük olmasıdır. Genel görelilik, kütlenin enerjiye geçişini ve bunun tersini tanımlar.

Genellikle, Dünya'da m ve P arasındaki sayısal değer kesinlikle orantılıdır. Günlük düzeyde, bilinen bir kütleye sahip bir cismin ağırlığını bulmak için, nesnelerin genellikle kilogram cinsinden m değerinin yaklaşık 10 katı Newton ağırlığında olduklarını hatırlamak yeterlidir.

Ölçüm yöntemleri

Aslında ağırlık, uygulama noktasında ortaya çıkan desteğin kütleye tepki kuvveti olarak ölçülebilir. Bu kuvvetin oluşma büyüklüğü, istenen P değerine eşittir. Bir yay terazisi kullanılarak belirlenebilir. Ölçekte bildirilen sapmaya neden olan yerçekimi kuvveti yerden yere değişebildiği için değerler de farklılık gösterecektir. Standardizasyon için, bu tür sayaçlar her zaman fabrikada 9.80665 m / s2'ye kalibre edilir ve ardından kullanılacağı yerde yeniden kalibre edilir.

Kütleyi ölçmek için bir kaldıraç mekanizması kullanılır. ... Yerçekimindeki herhangi bir değişiklik, bilinen ve bilinmeyen kütleler üzerinde aynı etkiye sahip olacağından, denge yöntemi sonucun Dünya'nın her yerinde aynı olmasına izin verir. Bu durumda ağırlık faktörleri kalibre edilir ve kütle birimleri olarak etiketlenir, bu nedenle dengeleme kolu, çekimin hedef nesne üzerindeki etkisini standart üzerindeki etkiyle karşılaştırarak kütleyi bulmanızı sağlar.

Весы

Büyük astronomik cisimlerden uzak bir yerçekimi alanının yokluğunda, kolun dengesi çalışmayacak, ancak örneğin Ay'da Dünya'daki ile aynı değerleri gösterecektir. Bu aletlerin bazıları ağırlık birimleri olarak etiketlenebilir, ancak fabrikada standart ağırlık için kalibre edildiklerinden, ayarlandıkları koşullar için P göstereceklerdir.

Bu, ışın dengesinin bir nesneye etki eden yerel yerçekimini ölçmek için tasarlanmadığı anlamına gelir. Tam ağırlık, kütle ile ilgili tablolardaki yerel ağırlık değeri çarpılarak hesaplanarak belirlenebilir.

Diğer gezegenlerde

Планеты

Kütleden farklı olarak, farklı yerlerdeki vücut ağırlığı, yerçekimi ivmesinin değerindeki değişime bağlı olarak değişir. Diğer gezegenlerin yanı sıra Dünya'daki yerçekimi kuvvetinin büyüklüğü yalnızca kütlelerine değil, aynı zamanda yüzeyin ağırlık merkezinden ne kadar uzakta olduğuna da bağlıdır.

Aşağıdaki tablo, diğer gezegenler olan Güneş ve Ay üzerindeki karşılaştırmalı yerçekimi ivmelerini göstermektedir. Gaz devlerinin (Jüpiter, Satürn, Uranüs ve Neptün) yüzeyi, Güneş için - fotosfer - dış bulut katmanları anlamına gelir. Tablodaki değerler merkezkaç dönüşü içermez ve kutupların yakınında gözlenen gerçek yerçekimini yansıtır.

Astronomik nesne Dünya'yı ne kadar yerçekimi aşıyor Yüzey ivmesi m / s2
Güneş 27.9 274.1
Merkür 0.377 3.703
Venüs 0.9032 8.872
Dünya 1 9.8226
Ay 0.1655 1.625
Mars 0,3895 3.728
Jüpiter 2.64 25.93
Satürn 1.139 11.19
Uranüs 0.917 9.01
Neptün 1.148 11.28

Başka bir gezegende kendi ağırlığınızı elde etmek için, onu karşılık gelen sütundaki çokluk sayısıyla çarpmanız yeterlidir. Ölçüm yapılır gezegenin merkezine ne kadar yakınsa, değer o kadar yüksek olur ve bunun tersi de geçerlidir. Bu nedenle, Jüpiter'in devasa kütlesinden kaynaklanan çekim kuvveti, Dünya'nınkinden 316 kat daha fazla olmasına rağmen, kütle merkezine olan uzaklığı nedeniyle bulutlar seviyesindeki ağırlık, Beklenildiği gibi etkileyici.

Невесомость

Ağırlıksızlık adı verilen bir başka ilginç etki, sadece mekanın özelliğidir. Çeşitli koşullar altında ve Dünya'da gözlemlenebilir. Örneğin serbest düşüşte kuvvetin uygulanacağı bir destek yoktur, bu da yerçekimi ve kütlenin ivmesine rağmen ağırlığın sıfıra eşit olacağı anlamına gelir.

Benzer bir fenomen, Dünya yörüngesindeki Uluslararası Uzay İstasyonu astronotlarında meydana gelir. Aslında, sakinleriyle birlikte her zaman gezegenin yüzeyine düşer, bu nedenle sakinleri sürekli ağırlıksız durumdadır.

Bu nedenle, gözlemlenen fenomeni açıklayan ve kütle ile karıştırmayı önleyen ana kural şu ​​şekildedir: P'nin değeri her zaman nesne ile referans yüzey arasına yerleştirilen temas ağırlıkları kullanılarak ölçülür. Bu nedenle terazilere yerleştirilen ve bunlarla birlikte düşen bir cisim cihaza baskı yapmayacak ve buna göre ölçek sıfır değerini gösterecektir.

Bayer soyadlı bir Alman gökbilimci vardı, yıldızların parlaklığını belirlemek için bir sistem geliştirdi ve onları diğer Yunan alfabesine göre düzenledi.En parlak olanı "alfa", sonra "beta" vb. İle başladı. Daha sonra bilim adamları, sistemini iyileştirirken prensibi değiştirmediler, sadece parlak yıldızları dağıttılar: "alfa1", 2,3, vb.

текст при наведении

"alpha1" "Regulus" adıyla gökyüzünün parlak yıldızı

Fizikte, kalınlığın yanı sıra mesafe (mesafe) ve çap, d harfi ile gösterilir.

Tasarım belgelerinde, işaretler GOST 2.321'e göre kullanılır.

Kalınlık s harfiyle belirtilir.

GOST'a göre toplam veya genel boyut, büyük harfle belirtilir; bu, toplam (genel) kalınlığın S harfi ile gösterilmesi gerektiği anlamına gelir.

Çevre, tüm kenarların uzunluklarının (veya şeklin tüm sınırlarının toplam uzunluğunun) toplamıdır. Hemen hemen her şeklin, alanda olduğu gibi çevre için farklı bir formülü vardır.

Matematikte, kural olarak, bir şeklin çevresini Latince "P" harfi ile belirlemek gelenekseldir.

Örneğin, çevre formülü şuna benzer: P = 2 * (a + b).

Ayrıca, çevresi olan bir dairenin uzunluğunun (bir daire durumunda uzunluğu şeklin sınırı olduğu için) "P" harfiyle değil, harfle gösterildiğini de not edebilirsiniz. "C" veya hatta ben. Ancak bu, kuralın daha çok bir istisnasıdır, diğer tüm durumlarda "P" harfiyle gösterilir.

Fizikte hız, bir cismin hareketinin nicel bir özelliğidir, V harfi ile gösterilir. Hız, cismin zaman birimi başına geçtiği yola (yol S ile gösterilir) sayısal olarak eşittir ( zaman t) ile gösterilir.

Hız için ölçü birimi saniyede metredir (m / s).

Samira Gadzhieva, Dağıstanlı ünlü bir aktris ve şarkıcı, 27 Haziran 1991'de Derbent'te doğdu, şu anda Mahaçkale'de yaşıyor ve çalışıyor, milliyete göre bir Lezginka.

Samira Hajiyeva'nın büyümesi yaklaşık 172 santimetre, sanatçının sosyal ağlarda Instagram ve VKontakte'de kişisel sayfaları var.

Kaç kişi "kütle" ve "ağırlık" kelimelerini kullanırken, fizik açısından farklarını anlamıyor ve aynı şeyi kastediyor. Bu arada, bu fark temel ve çok büyük ...

Ağırlık

Kitle ile başlayalım. Kütle, bir cismin eylemsizlik özelliklerini belirler. Ne anlama geliyor? Eylemsizlik, vücudun hareket durumundaki bir değişikliğe kuvvet etkisi altında direnme yeteneğidir. Ataletle yuvarlanan bir futbol topunu durdurmaya çalışın. Ve sonra - aynı hızda ataletle yuvarlanan bir araba. İkinci durumda, bunu yapmak çok daha zor çünkü arabada çok fazla madde var. Ve arabanın daha ağır olduğunu söyleyebiliriz. Kütle kilogram cinsinden ölçülür ve harfle gösterilir. m... Vücut ağırlığı her zaman sabittir.

Ağırlık

Ağırlık söz konusu olduğunda güçtür. Diğer herhangi bir kuvvet gibi, vektör bir niceliktir (etki yönüne sahip) ve Newton'lar ... Tanım olarak ağırlık, bir vücudun bir destek veya süspansiyon üzerinde etki ettiği kuvvettir:

Вес и масса – вечная путаница

70 kg ağırlığındaki bir kişi yerde hareketsiz durursa, klasik mekanik açısından ona hangi kuvvetler etki eder? Sadece iki. Bunlardan biri dikey olarak aşağıya doğru yönlendirilmiş yerçekimidir. Bu, Dünya'nın bir kişiyi çektiği kuvvettir ve kişinin kütlesinin ürününe eşittir. mserbest düşüş ivmesi g(Dünya için - 9,81 m / s2, hadi bu değeri 10'a yuvarlayalım). Böylece, bu kuvvet eşit olacaktır mg = 70 * 10 = 700H. Bu kuvvet genellikle kilogram-kuvvet olarak da ölçülür. kgf ... Değeri 1 kg ağırlığındaki bir vücudun ağırlığına eşittir, bu nedenle, sıradan insanlar ağırlığı genellikle kilogram cinsinden ölçer ve bu nedenle genellikle ağırlık ve kütle ile ilgili kafa karışıklığı ortaya çıkar.

İkinci kuvvet, desteğin tepki kuvvetidir N... Bir kişi yere bastırır ve zemin buna karşı koyar - tam olarak yerçekimi kuvvetiyle aynı kuvvetle. Bu kuvvet ters yönde yönlendirilir ve büyüklük olarak yerçekimi kuvvetine eşittir. Toplam kuvvet F = mg-N = 0 .

Sorabilirsiniz - yerçekimi ve ağırlık tek ve aynıysa neden tüm bunlar? Hiçbir şey, bunlar tamamen farklı şeyler, sadece bu örnekte çakışıyorlar. Kalkış yapan bir roket içindeki bir astronotu düşünün. Yerçekimi kuvveti ve desteğin tepki kuvvetinden de etkilenir, ancak buna ek olarak astronotu roket ile birlikte yukarı doğru iten kuvvet eklenir. Bu durumda desteğin tepki kuvveti Nyerçekimini aşacak mg ve astronotun ağırlığı artacak, yerçekimi kuvveti ve astronotun kütlesi değişmemiş olmasına rağmen bir aşırı yük yaşayacak.

Вес и масса – вечная путаница

Aslında ağırlık, fizikçiler için önemsiz bir terimdir. Fizik bakış açısından, ona basitçe kuvvet demek daha doğrudur ve "ağırlık" kelimesi dil geleneğine sadece bir övgüdür.

Dünya koşullarında, insanlar genellikle ağırlık ve kütleyi eşitler ve tüm ölçekler için ölçek, dünyanın yerçekimi için kalibre edilir. Bununla birlikte, ağırlık ve kütlenin etkileşimini Dünya dışındaki koşullarda gözlemlemek çok ilginçtir. Yani Ay'da yerçekimi kuvveti sırasıyla Dünya'nınkinden 6 kat daha az, astronotun ağırlığı da 6 kat daha az olacak. Bu durumda kütlesi değişmeden kalacaktır. Ay'da bir tahtaya çivi çakmaya çalışırsak, çekiç 6 kat daha hafif olacaktır. Ancak kafaya vurulduğunda, çivi üzerinde Dünya'dakiyle aynı kuvvetle hareket edecektir, çünkü çekicin kütlesi değişmemiştir.

Alt çizgi. Kütle, herhangi bir bedenin ayrılmaz bir özelliğidir. Spor çekirdek kitle Yeryüzüne 7 kg atmak zordur, sıfır yerçekimine atmak da bir o kadar zor olacaktır. ağırlık sıfır olacak.

Makaleyi beğendiyseniz, kanala abone olun, sosyal ağlarda bize anlatın, yüzümüzü kaybetmemeye çalışacağız)

Добавить комментарий