в чем отличие силы тяжести и веса тела
Разница между силой тяжести и весом тела
В некоторых случаях сила тяжести и вес объекта равны по своему значению. Из-за этого может возникнуть ложное впечатление, что между данными величинами нет разницы. Попытаемся развеять подобные предположения и рассмотрим, чем отличается сила тяжести от веса тела.
Определение
Силой тяжести называют величину, отражающую притягивающее действие Земли на объект, расположенный близко к ее поверхности.
Сила тяжести
Вес тела рассматривают как силу, исходящую от предмета в отношении его опоры или верхнего крепления (например, нити или пружины).
Вес тела к содержанию ↑
Сравнение
Разобраться, в чем состоит отличие силы тяжести от веса тела, легче на конкретном примере. Так, лежащая на полке книга подвергается воздействию силы тяжести. Последняя приложена непосредственно к телу. Подобное явление гравитационной природы характеризуется взаимодействием предмета и Земли.
В то же время полка испытывает вес книги. Речь здесь идет о силе, которая направлена на опору. Взаимодействуют в нашем примере книга и полка, хотя причиной существования веса также является притяжение Земли. Если опору убрать, предмет будет свободно падать. При этом вес исчезнет и останется лишь сила тяжести, которая постоянно действует на тела, но может компенсироваться другими силами, например архимедовой.
Важно, что обе величины являются векторными. Но сила тяжести при любом размещении тела направлена вниз. Однако в случае с весом ключевое значение имеет положение в пространстве опоры. Такая сила всегда направлена перпендикулярно ей. Исследуемые величины совпадают по вектору только при условии, что опора, испытывающая вес, находится в горизонтальной плоскости.
Рассматривая, в чем разница между силой тяжести и весом тела, стоит подчеркнуть, что вторая из данных величин зависит от того, движется ли предмет и наблюдается ли при этом ускорение. Только если тело находится в покое или перемещается равномерно, вес не отличается по значению от силы тяжести. При других условиях равенство между величинами отсутствует. Например, вес в набирающем скорость лифте отличается от того, что был до отправки устройства и совпадал с силой тяжести.
Сила тяжести и вес тела – отличие и определение кратко, формулы (7 класс)
В физике существуют два близких понятия, характеризующие результат действия гравитации: сила тяжести и вес. Несмотря на их близость, они неэквивалентны и далеко не всегда одинаковы. Рассмотрим сходства и отличия веса тела от силы тяжести.
Сила тяжести
Сила тяжести приложена к рассматриваемому телу и направлена от центра масс тела к центру Земли. Она действует постоянно и не зависит ни от каких других факторов. «Укрыться» от нее невозможно, как-то ее изменить (без изменения масс и расстояний) — тоже.
Рис. 1. Сила тяжести.
Вес тела
Вес тела — это та самая величина, которая измеряется обычными весами (пружинными или рычажными). Если рассмотреть процесс взвешивания, можно обнаружить все ее особенности.
Вес появляется благодаря силе тяжести. Действительно, в глубоком космосе тело невозможно взвесить на весах, поскольку там отсутствуют сила тяжести. То есть вес предполагает наличие опоры или подвеса. Невозможно взвесить тело, которое не уложено на весы.
Вес не является постоянной величиной и зависит от движения опоры или подвеса. В самом деле, если взять пружинные весы, уложить на них некоторое тело и начать их двигать вверх или вниз, можно заметить, что показания весов становятся больше или меньше. Иногда говорят, что на подвижных весах вес измеряется неверно. Но это не совсем правильно. Тонкость в том, что с помощью весов производится определение массы тела, которая пропорциональна весу тела на покоящихся весах. При этом, если весы движутся с ускорением, то масса тела остается прежней, а вес тела меняется — меняются и показания весов.
Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Без опоры вес тела равен нулю, тело находится в состоянии невесомости. Фактически вес — это проявление сил упругости опоры или подвеса.
Общее и различия
Выделим общие стороны этих двух понятий:
Среди отличий веса и силы тяжести можно назвать следующие:
Рис. 3. Сила тяжести и вес тела.
Что мы узнали?
Понятия «вес» и «сила тяжести» имеют как общие, так и различные черты. Общее в них то, что и то, и другое — силы, возникающие в результате гравитации. В инерциальной системе отсчета при нулевом ускорении опоры они равны и по модулю, и по направлению. Однако они всегда приложены к разным телам, не всегда равны между собой и имеют различную физическую природу.
Чем отличается вес тела от силы тяжести, действующей на тело?
Данная статья поможет вам понять, чем отличается вес тела от силы тяжести. Понимание этого факта чрезвычайно важно, если вы хотите успешно решать задачи школьного и любого другого курса физики, да и просто если вам интересно изучать мир вокруг нас.
Вес тела
Необходимо разобраться, чем отличается вес тела от силы тяжести. Со школьной скамьи каждому известно: вес, он же масса, помноженная на ускорение, с которым Земля притягивает любые объекты, является одной из базовых величин в физике. Он представляет собой силовую характеристику, с которой тело действует на опору. В качестве последней может служить все, что угодно. К примеру, прямо сейчас вы, скорее всего, действуете на опору в виде стула, кровати или дивана. По пути на работу или в школу ею может служить поверхность Земли, пол в помещении или общественном транспорте. В свою очередь, опора также реагирует на ваш вес, но об этом в данной статье речи не пойдет, поскольку данная ситуация относится к сфере действия третьего закона Ньютона.
Вам будет интересно: Химический элемент иттрий: свойства, описание, использование
Как уже было сказано выше, для того чтобы найти вес тела, необходимо произвести простейшее вычисление, которое представляет собой умножение двух величин. Для начала необходимо определить массу тела. Для этого можно использовать специальные весы или вычислить массу через плотность или объем.
Как и всякая другая сила, вес тела характеризуется специальной величиной измерения, названной в честь величайшего ученого Исаака Ньютона.
Важно помнить, что масса тела, в отличие от веса, всегда положительна. К примеру, человек массой 60 кг имеет вес примерно в 600 ньютонов. Еще одна очень важная деталь: вес тела всегда приложен к точке касания тела с поверхностью. На рисунке это точка, из которой выходит вектор P, обозначающий вес тела.
Сила тяжести
Сила тяжести является фундаментальной физической величиной. Если остановиться на сравнении силы тяжести и веса тела, можно заметить, что эти величины во многом похожи. Первая также измеряется в ньютонах, она тоже направлена в сторону центра Земли (перпендикулярно поверхности опоры). Для того чтобы найти силу тяжести, также необходимо воспользоваться алгоритмом из предыдущей задачи по определению веса тела. Отличий силы тяжести от веса несколько, но самые важные из них следующие: сила тяжести никогда не может быть равной 0, она действует на тело всегда и при любых обстоятельствах.
Всегда следует помнить о том, что сила тяжести имеет другой характер приложения. Иными словами, вектор силы тяжести исходит из центра масс любого тела. На рисунке видно, что точка, к которой приложена сила тяжести (F тяж), находится ровно посередине тела. Если представить себе вес тела, то он был бы приложен к точке касания его и опорной поверхности. В этом и заключается отличие веса тела от силы тяжести.
Сила тяжести, масса и вес тела, невесомость
Масса
Масса обозначается символом \(m \), является скалярной величиной и в СИ измеряется в килограммах.
Иногда массу в условии некоторых задач задают в граммах или, например, в тоннах. Чтобы перевести массу в килограммы, используют такие формулы:
\[ \large \boxed < \begin
От массы зависят инерционные и гравитационные свойства физических тел.
Масса в природе проявляет себя двумя способами. Поэтому, выделяют:
Инертная масса
Масса инертная влияет на способность тела двигаться по инерции. Такая масса используется в формуле второго закона Ньютона.
Пусть два тела находятся в инерциальной системе отсчета. Если какая-либо сила одинаково ускоряет эти тела, то они обладают одинаковой инертной массой. Здесь «одинаково ускоряет» следует понимать, как «сообщает одинаковые ускорения».
Гравитационная масса
Гравитационная масса определяет силу, с которой тело притягивается к другим телам. Эта масса используется в формуле закона всемирного тяготения.
Различные эксперименты показали, что инертная и гравитационная массы равны с высокой степенью точности. Поэтому, при изучении школьной физики можно просто говорить «масса», не уточняя, о какой именно массе идет речь.
Так же, масса входит в формулы для расчета импульса и механической энергии.
Массой обладают все макроскопические тела, а, так же, такие элементарные частицы, как протоны, нейтроны, электроны и т. д. Однако, существуют и частицы, у которых нет массы покоя, например – фотоны.
Примечание: Фотон – элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, движется со скоростью света, часто проявляет волновые свойства. Подробнее о фотонах вы узнаете в основах квантовой физики.
Сила тяжести
Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело.
\(\large \vec
\(\large m \left(\text<кг>\right) \) — масса тела;
Вес – это сила. Этой силой тело давит на опору, когда опирается на нее, или растягивает подвес, когда на нем висит.
Является векторной величиной и обозначается символом \(\vec
\).
\(\vec
\left(H\right) \) – вес тела, как любая сила в СИ измеряется в Ньютонах.
Вес отличается от массы. Вес, как и любая сила, измеряется в Ньютонах, а масса измеряется в килограммах.
Когда тело опирается о горизонтальную поверхность, его вес равен по модулю силе реакции опоры по третьему закону Ньютона. Поэтому, в задачах для нахождения веса удобно вычислять силу \(\large \vec
Примечание: Векторы равны по модулю, когда обладают одинаковыми длинами. Так как длина вектора обозначается числом, то физики о равных по модулю векторах сил могут сказать: силы численно равны.
Чем вес отличается от силы тяжести
Вес — это сила, принадлежащая телу. А сила тяжести — это сила, действующая на тело со стороны планеты, или любого другого (крупного) тела.
Что такое невесомость
Подбросим мяч вверх и рассмотрим свободный полет мяча. Пока он в полете, он не давит на опору и не растягивает подвес. Проще говоря, мяч находится в невесомости – то есть, не имеет веса.
Масса есть всегда, а вес может отсутствовать! Как убедимся чуть позже, одна и та же масса может обладать различным весом.
Как изменяется вес тела лифте
Давайте выясним, какой вес имеет тело, находящееся в покоящемся лифте, или в лифте, который будет двигаться вверх или вниз с ускорением, или без него.
Если скорость лифта не изменяется
Сначала рассмотрим покоящийся лифт (рис. 1а), либо движущийся вверх (рис. 1б), или вниз (рис. 1в) с неизменной скоростью.
Примечание: «неизменной», также, значит «постоянной», или «одной и той же».
По первому закону Ньютона, когда действие других тел скомпенсировано, тело, не меняющее свою скорость, находится в инерциальной системе отсчета.
Как видно из рисунка, взаимодействуют два объекта: тело и опора. Тело давит своим весом на опору, а опора отвечает телу (рис. 1) силой своей реакции.
Будем записывать для рассмотренных случаев рисунка 1 векторные силовые уравнения:
\[ \large N – m \cdot g = 0 \]
А в этой статье подробно и с объяснениями написано о том, как составлять силовые уравнения (ссылка).
Прибавив к обеим частям уравнения величину \( m \cdot \vec
По третьему закону Ньютона, вес тела и реакция опоры направлены противоположно и равны по модулю. Поэтому, найдя силу реакции опоры, мы автоматически находим вес тела.
Воспользуемся тем, что \( \left|\vec \right|\), получим То есть, вес тела в покоящемся лифте, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью, будет равен \( mg \). Если вектор скорости лифта не изменяется ни по направлению, ни по модулю, лифт можно считать инерциальной системой отсчета. Теперь выясним, каким весом будет обладать тело в лифте, движущемся с ускорением (рис. 2). Примечание: Лифт, движущийся с ускорением, не является инерциальной системой отсчета. Читайте подробнее о инерциальных системах. Запишем силовые уравнения. Для рисунка 2а, уравнение выглядит так: \[ \large N – m \cdot g = m \cdot a \] А для рисунка 2б, так: \[ \large N – m \cdot g = — m \cdot a \] Прибавим теперь к обеим частям уравнений величину \( m \cdot g \), получим: \( \large N = m \cdot a + m \cdot g \) – для случая рис. 2а; \( \large N = — m \cdot a + m \cdot g \) – для рис. 2б; Вынесем массу за скобки \( \large N = m \cdot \left( a + g \right) \) – для рис. 2а; Учтем, что \( \left|\vec \right|\), окончательно запишем Для рисунка 2а — движение лифта вверх с ускорением: Вес тела в движущемся с ускорением вверх лифте, будет равен \( m \cdot \left( g + a \right) \), то есть, превышает величину \( m \cdot g \). Когда лифт движется вниз с ускорением (рис. 2б), вес тела, наоборот — уменьшается: Напомним, что вес в покоящемся, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью лифте, в точности равен \( m \cdot g \). Вес тела в движущемся вниз с ускорением лифте, равен \( m \cdot \left( g — a \right) \), это меньше величины \( m \cdot g \). Значит, одна и та же масса может обладать разным весом, мало того, в некоторых случаях вес вообще может отсутствовать. Масса есть всегда, а вес может отсутствовать! Когда вес тела больше силы тяжести, говорят, что возникает перегрузка. \[ \large \boxed < P >m \cdot g >\] Когда говорят о перегрузке, принято сравнивать ускорение движения вверх с ускорением свободного падения \(\large \vec Например, при движении ракеты с ускорением вверх, космонавт может испытывать перегрузки до 7g. Это значит, что его вес увеличивается в 7 раз. Первый космонавт мира — Юрий Гагарин, упоминал о перегрузке: «…какая-то сила вдавливает меня в кресло все больше и больше. … трудно пошевелить рукой или ногой…». Подобным образом мы испытываем перегрузки в самолете во время взлета — эти перегрузки вдавливают нас в кресло. Правда, эти перегрузки значительно меньше, чем перегрузки летчиков — спортсменов, или военных, летчиков — космонавтов. Представители этих профессий тренируют свое тело для того, чтобы перегрузки легче переносить. \(P = m \cdot g \) — вес тела в покоящемся или движущемся вверх или вниз с постоянной скоростью лифте. \( P = m \cdot \left( g + a \right) \) — вес, когда лифт движется с ускорением вверх; \( P = m \cdot \left( g — a \right) \) — вес в движущемся вниз с ускорением; Если ускорение лифта при его движении вниз \( a = g \), наступит невесомость, вес тела исчезнет \( P = 0 \). Всего получено оценок: 85. Всего получено оценок: 85. В физике существуют два близких понятия, характеризующие результат действия гравитации: сила тяжести и вес. Несмотря на их близость, они неэквивалентны и далеко не всегда одинаковы. Рассмотрим сходства и отличия веса тела от силы тяжести. Сила тяжести приложена к рассматриваемому телу и направлена от центра масс тела к центру Земли. Она действует постоянно и не зависит ни от каких других факторов. «Укрыться» от нее невозможно, как-то ее изменить (без изменения масс и расстояний) — тоже. Вес тела — это та самая величина, которая измеряется обычными весами (пружинными или рычажными). Если рассмотреть процесс взвешивания, можно обнаружить все ее особенности. Вес появляется благодаря силе тяжести. Действительно, в глубоком космосе тело невозможно взвесить на весах, поскольку там отсутствуют сила тяжести. То есть вес предполагает наличие опоры или подвеса. Невозможно взвесить тело, которое не уложено на весы. Вес не является постоянной величиной и зависит от движения опоры или подвеса. В самом деле, если взять пружинные весы, уложить на них некоторое тело и начать их двигать вверх или вниз, можно заметить, что показания весов становятся больше или меньше. Иногда говорят, что на подвижных весах вес измеряется неверно. Но это не совсем правильно. Тонкость в том, что с помощью весов производится определение массы тела, которая пропорциональна весу тела на покоящихся весах. При этом, если весы движутся с ускорением, то масса тела остается прежней, а вес тела меняется — меняются и показания весов. Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Без опоры вес тела равен нулю, тело находится в состоянии невесомости. Фактически вес — это проявление сил упругости опоры или подвеса. Выделим общие стороны этих двух понятий: Среди отличий веса и силы тяжести можно назвать следующие: Понятия «вес» и «сила тяжести» имеют как общие, так и различные черты. Общее в них то, что и то, и другое — силы, возникающие в результате гравитации. В инерциальной системе отсчета при нулевом ускорении опоры они равны и по модулю, и по направлению. Однако они всегда приложены к разным телам, не всегда равны между собой и имеют различную физическую природу.Если скорость лифта изменяется
Что такое перегрузка
Подведем итоги
Сила тяжести и вес тела
Сила тяжести
Вес тела
Общее и различия
Что мы узнали?