Determinazione della massa corporea e del peso. Forza del peso, formule. Differenza tra peso corporeo e gravità

Nelle lezioni precedenti, abbiamo discusso di quale sia la forza di gravitazione universale e la sua caso speciale- la forza di gravità che agisce sui corpi situati sulla Terra.

La gravità è la forza che agisce su qualsiasi corpo materiale situato vicino alla superficie della Terra o di un altro corpo astronomico. La gravità gioca un ruolo importante nella nostra vita, poiché tutto ciò che ci circonda è soggetto alla sua influenza. Oggi analizzeremo un'altra forza, che è spesso associata alla gravità. Questa forza è il peso del corpo. L'argomento della lezione di oggi è “Il peso corporeo. assenza di gravità"

Sotto l'azione della forza elastica, che viene applicata al bordo superiore del corpo, anche questo corpo, a sua volta, viene deformato, un'altra forza elastica si verifica a causa della deformazione del corpo. Questa forza viene applicata al bordo inferiore della molla. Inoltre, è uguale in modulo alla forza elastica della molla ed è diretta verso il basso. È questa forza di elasticità del corpo che chiameremo peso, cioè il peso del corpo viene applicato alla molla e diretto verso il basso.

Dopo aver smorzato le oscillazioni del corpo sulla molla, il sistema si porterà in uno stato di equilibrio in cui la somma delle forze agenti sul corpo sarà uguale a zero. Ciò significa che la forza di gravità è uguale in modulo e opposta in direzione alla forza di elasticità della molla (Fig. 2). Quest'ultimo è uguale in modulo e opposto in direzione al peso del corpo, come abbiamo già scoperto. Quindi, il modulo di gravità è uguale al peso del corpo. Questo rapporto non è universale, ma nel nostro esempio è vero.

Riso. 2. Peso e gravità ()

La formula sopra non significa che gravità e peso siano gli stessi. Queste due forze sono di natura diversa. Il peso è la forza elastica applicata alla sospensione dal lato del corpo e la gravità è la forza applicata al corpo dal lato della Terra.

Riso. 3. Peso e gravità del corpo sulla sospensione e sul supporto ()

Scopriamo alcune caratteristiche del peso. Il peso è la forza con cui il corpo preme sul supporto o allunga la sospensione, ne consegue che se il corpo non è sospeso o non è fissato al supporto, allora il suo peso zero. Questa conclusione sembra contraddire la nostra esperienza quotidiana. Tuttavia, ha esempi fisici abbastanza giusti.

Se la molla con il corpo sospeso da essa viene rilasciata e lasciata cadere liberamente, l'indice del dinamometro mostrerà il valore zero (Fig. 4). Il motivo è semplice: il carico e il dinamometro si muovono con la stessa accelerazione (g) e la stessa velocità iniziale zero (V 0). L'estremità inferiore della molla si muove in modo sincrono con il carico, mentre la molla non è deformata e non c'è forza elastica nella molla. Di conseguenza, non c'è forza contraria dell'elasticità, che è il peso del corpo, cioè il corpo non ha peso o è privo di peso.

Riso. 4. Caduta libera di una molla con un corpo sospeso ad essa ()

Lo stato di assenza di gravità nasce dal fatto che in condizioni terrestri la forza di gravità informa tutti i corpi della stessa accelerazione, la cosiddetta accelerazione di caduta libera. Per il nostro esempio, possiamo dire che il carico e il dinamometro si muovono con la stessa accelerazione. Se solo la forza di gravità o solo la forza di gravitazione universale agisce sul corpo, allora questo corpo è in uno stato di assenza di gravità. È importante capire che in questo caso scompare solo il peso del corpo, ma non la forza di gravità che agisce su questo corpo.

Lo stato di assenza di gravità non è esotico, molto spesso molti di voi l'hanno sperimentato: qualsiasi persona che salti o salti da qualsiasi altezza, fino al momento dell'atterraggio, è in uno stato di assenza di gravità.

Consideriamo il caso in cui il dinamometro e il corpo attaccato alla sua molla si abbassano con una certa accelerazione, ma non cadono liberamente. La lettura del dinamometro diminuirà rispetto alle letture con carico stazionario e molla, il che significa che il peso del corpo è diventato inferiore rispetto a quello a riposo. Qual è il motivo di questa diminuzione? Diamo una spiegazione matematica basata sulla seconda legge di Newton.

Riso. 5. Spiegazione matematica del peso corporeo ()

Due forze agiscono sul corpo: la forza di gravità verso il basso e la forza verso l'alto della molla. Queste due forze impartiscono accelerazione al corpo. e l'equazione del moto sarà simile a:

Scegliamo l'asse y (Fig. 5), poiché tutte le forze sono dirette verticalmente, per noi è sufficiente un asse. Come risultato della proiezione e del trasferimento dei termini, otteniamo - il modulo della forza elastica sarà uguale a:

ma = mg - controllo F

Controllo F \u003d mg - ma,

dove i lati sinistro e destro dell'equazione sono le proiezioni delle forze specificate nella seconda legge di Newton sull'asse y. Secondo la definizione, il modulo del peso del corpo è uguale alla forza elastica della molla e, sostituendo il suo valore, otteniamo:

P \u003d Controllo F \u003d mg - ma \u003d m (g - a)

Il peso del corpo è uguale al prodotto della massa del corpo per la differenza di accelerazioni. Dalla formula ottenuta si può vedere che se il modulo di accelerazione di un corpo è minore del modulo di accelerazione di caduta libera, allora il peso del corpo è minore della forza di gravità, cioè il peso di un corpo in movimento ad una velocità accelerata è inferiore al peso di un corpo a riposo.

Consideriamo il caso in cui un corpo con un peso si sposta verso l'alto (Fig. 6).

La freccia del dinamometro indicherà il valore del peso corporeo maggiore del carico a riposo.

Riso. 6. Il corpo con un peso si muove rapidamente verso l'alto ()

Il corpo si sta muovendo verso l'alto e la sua accelerazione è diretta lì, quindi dobbiamo cambiare il segno della proiezione dell'accelerazione sull'asse y.

Dalla formula si può vedere che ora il peso del corpo è maggiore della forza di gravità, cioè è maggiore del peso del corpo a riposo.

L'aumento del peso corporeo causato dal suo movimento accelerato è chiamato sovraccarico.

Questo vale non solo per un corpo sospeso su una molla, ma anche per un corpo fissato su un supporto.

Consideriamo un esempio in cui si verifica un cambiamento in un corpo durante il suo movimento accelerato (Fig. 7).

L'auto si muove lungo il ponte di una traiettoria convessa, cioè lungo una traiettoria curva. Considereremo la forma del ponte come un arco di cerchio. Dalla cinematica sappiamo che l'auto si muove con accelerazione centripeta, la cui grandezza è uguale al quadrato della velocità diviso per il raggio di curvatura del ponte. Nel momento in cui è al suo punto più alto, questa accelerazione sarà diretta verticalmente verso il basso. Secondo la seconda legge di Newton, questa accelerazione è impartita all'auto dalla forza di gravità risultante e dalla forza di reazione del supporto.

Scegliamo l'asse delle coordinate y, diretto verticalmente verso l'alto, e scriviamo questa equazione in proiezione sull'asse selezionato, sostituiamo i valori ed eseguiamo le trasformazioni:

Riso. 7. Il punto più alto dell'auto ()

Il peso dell'auto, secondo la terza legge di Newton, è uguale in valore assoluto alla forza di reazione del supporto (), mentre vediamo che il peso dell'auto è minore della forza di gravità, cioè minore della peso di un'auto ferma.

Il razzo, quando lanciato dalla Terra, si muove verticalmente verso l'alto con un'accelerazione a=20 m/s 2 . Qual è il peso del pilota-cosmonauta in cabina di pilotaggio se la sua massa è m=80 kg?

È abbastanza ovvio che l'accelerazione del razzo è diretta verso l'alto e per la soluzione dobbiamo usare la formula del peso corporeo per il caso con forza g (Fig. 8).

Riso. 8. Illustrazione del problema

Va notato che se un corpo immobile rispetto alla Terra ha un peso di 2400 N, la sua massa è di 240 kg, cioè l'astronauta si sente tre volte più massiccio di quanto non sia in realtà.

Abbiamo analizzato il concetto di peso corporeo, scoperto le proprietà principali di questa quantità e ottenuto formule che ci consentono di calcolare il peso di un corpo che si muove con accelerazione.

Se il corpo si muove verticalmente verso il basso, mentre il modulo della sua accelerazione è minore dell'accelerazione di caduta libera, allora il peso del corpo diminuisce rispetto al valore del peso del corpo fermo.

Se il corpo si muove verticalmente con accelerazione, il suo peso aumenta e allo stesso tempo il corpo subisce un sovraccarico.

Bibliografia

1. Tikhomirova SA, Yavorsky BM Fisica ( un livello base di) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein LE, Dick Yu.I. Classe di fisica 10. - M.: Mnemosine, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisica - 9, Mosca, Istruzione, 1990.

Compiti a casa

1. Definisci il peso corporeo.
2. Qual è la differenza tra peso corporeo e gravità?
3. Quando si verifica l'assenza di gravità?

1. Portale Internet Physics.kgsu.ru ().
2. Portale Internet Festival.1september.ru ().
3. Portale Internet Terver.ru ().

A scienza moderna peso e massa sono concetti diversi. Il peso è la forza con cui un corpo agisce su un supporto orizzontale o su una sospensione verticale. La massa è una misura dell'inerzia di un corpo.

Il peso misurato in chilogrammi e il peso in newton. Il peso è il prodotto della massa e dell'accelerazione di caduta libera (P = mg). Il valore del peso (a massa corporea costante) è proporzionale all'accelerazione di caduta libera, che dipende dall'altezza sopra la superficie terrestre (o di un altro pianeta). E se, ancora più precisamente, allora il peso è una definizione particolare della 2a legge di Newton: la forza è uguale al prodotto di massa e accelerazione (F = ma). Pertanto, è calcolato in Newton, come tutte le forze.

Il pesoè una cosa permanente, il peso, a rigor di termini, dipende, ad esempio, dall'altezza a cui si trova il corpo. È noto che con un aumento dell'altezza diminuisce l'accelerazione della caduta libera e il peso del corpo diminuisce di conseguenza, nelle stesse condizioni di misurazione. La sua massa rimane costante.
Ad esempio, in condizioni di assenza di gravità, tutti i corpi hanno peso zero e ogni corpo ha la propria massa. E se nello stato di riposo del corpo le letture dei pesi saranno zero, allora quando vengono colpiti i pesi dei corpi con le stesse velocità, l'impatto sarà diverso.

È interessante notare che, a seguito della rotazione giornaliera della Terra, si verifica una diminuzione latitudinale del peso: all'equatore, circa lo 0,3% in meno rispetto ai poli.

Tuttavia, una netta distinzione tra i concetti di peso e massa è accettata principalmente in fisica, e in molte situazioni quotidiane, la parola "peso" continua ad essere usata quando si parla effettivamente di "massa". A proposito, quando vedi le scritte sul prodotto: "peso netto" e "peso lordo", non allarmarti, NET è il peso netto del prodotto e GROSS è il peso con l'imballaggio.

A rigor di termini, quando si va al mercato, rivolgendosi al venditore, si dovrebbe dire: "Per favore, pesa un chilogrammo" ... "o" Dammi 2 newton di salsiccia del dottore. Certo, il termine "peso" ha già messo radici come sinonimo del termine "massa", ma questo non elimina la necessità di capire che non è affatto la stessa cosa.

Un sacco di errori e prenotazioni non casuali degli studenti sono collegati alla forza del peso. La stessa frase "potere del peso" non è molto familiare, perché. noi (insegnanti, autori di libri di testo e libri problematici, aiuti per l'insegnamento e letteratura di riferimento) sono più abituati a parlare e scrivere "peso corporeo". Quindi, la stessa frase ci allontana dal concetto che il peso è forza, e porta al fatto che il peso corporeo viene confuso con il peso corporeo (si sente spesso in un negozio quando viene chiesto di pesare qualche chilogrammo di un prodotto). Il secondo errore comune che fanno gli studenti è quello di confondere la forza del peso con la forza di gravità. Proviamo ad affrontare la forza del peso a livello di libro di testo scolastico.

Per cominciare, diamo un'occhiata alla letteratura di riferimento e cerchiamo di capire il punto di vista degli autori su questo tema. Yavorsky BM, Detlaf AA (1) in un manuale per ingegneri e studenti, il peso di un corpo è la forza con cui questo corpo agisce per gravità verso la Terra su un supporto (o sospensione) che impedisce al corpo di cadere liberamente. Se il corpo e il supporto sono fissi rispetto alla Terra, il peso del corpo è uguale alla sua gravità. Poniamo alcune domande ingenue alla definizione:

1. Di quale sistema di segnalazione stiamo parlando?

2. Esiste un supporto (o sospensione) o più (supporti e sospensioni)?

3. Se il corpo gravita non sulla Terra, ma, ad esempio, sul Sole, avrà peso?

4. Se un corpo in un'astronave che si muove con accelerazione "quasi" non gravita su nulla nello spazio osservabile, avrà peso?

5. Come è posizionato il supporto rispetto all'orizzonte, la sospensione è verticale nel caso di parità di peso corporeo e gravità?

6. Se il corpo si muove in modo uniforme e rettilineo insieme al supporto relativo alla Terra, allora il peso del corpo è uguale alla sua gravità?

Nella guida di riferimento alla fisica per i candidati alle università e all'autodidattica, Yavorsky B.M. e Selezneva Yu.A. (2) fornire una spiegazione sull'ultima domanda ingenua, lasciando la prima senza risposta.

Koshkin NI e Shirkevich M.G. (3) si propone di considerare il peso del corpo come una grandezza fisica vettoriale, che si può trovare con la formula:

Gli esempi seguenti mostreranno che questa formula funziona nei casi in cui nessun'altra forza agisce sul corpo.

Kuchling H. (4) non introduce affatto il concetto di peso in quanto tale, identificandolo praticamente con la forza di gravità, nei disegni la forza del peso è applicata al corpo, e non al supporto.

Nel popolare "Tutor di fisica" Kasatkina I.L. (5) il peso corporeo è definito come la forza con cui un corpo agisce su un supporto o una sospensione a causa dell'attrazione verso il pianeta. Nelle seguenti spiegazioni ed esempi forniti dall'autore, le risposte sono date solo alla 3a e alla 6a delle domande ingenue.

Nella maggior parte dei libri di testo di fisica, le definizioni di peso sono in una certa misura simili alle definizioni degli autori (1), (2), (5). Quando si studia fisica nel 7° e 9° grado, forse questo è giustificato. Nelle classi di 10° profilo con tale definizione, quando si risolvono un'intera classe di problemi, non si possono evitare vari tipi di domande ingenue (in generale, non si dovrebbe assolutamente sforzarsi di evitare domande).

Autori Kamenetsky SE, Orekhov V.P. in (6), delimitando e spiegando i concetti di gravità e peso corporeo, scrivono che il peso corporeo è una forza che agisce su un supporto o sospensione. E questo è tutto. Non devi leggere tra le righe. È vero, voglio ancora chiedere, quanti supporti e sospensioni, e il corpo può avere sia supporto che sospensione contemporaneamente?

E, infine, diamo un'occhiata alla definizione di peso corporeo, data da Kasyanov V.A. (7) in un testo di fisica della classe 10: “il peso corporeo è la forza elastica totale del corpo che agisce in presenza di gravità su tutte le connessioni (appoggi, sospensioni)”. Se allo stesso tempo ricordiamo che la forza di gravità è uguale alla risultante di due forze: la forza di attrazione gravitazionale sul pianeta e la forza centrifuga di inerzia, a condizione che questo pianeta ruoti attorno al suo asse, o qualche altra forza di inerzia associata al movimento accelerato di questo pianeta, allora si potrebbe essere d'accordo con questa definizione. Poiché, in questo caso, nessuno si preoccupa di immaginare una situazione in cui una delle componenti della gravità sia trascurabile, ad esempio il caso di un'astronave nello spazio profondo. E anche con queste riserve, si è tentati di rimuovere dalla definizione la presenza obbligatoria della gravità, perché sono possibili situazioni in cui ci sono altre forze di inerzia che non sono legate al movimento del pianeta o forze di Coulomb di interazione con altri corpi, Per esempio. Oppure concordare con l'introduzione di una certa gravità "equivalente" nei sistemi di riferimento non inerziali e definire la forza del peso per il caso in cui non vi sia interazione del corpo con altri corpi, ad eccezione del corpo che crea attrazione gravitazionale, appoggi e sospensioni .

Eppure, decidiamo quando il peso del corpo è uguale alla forza di gravità nei sistemi di riferimento inerziali?

Supponiamo di avere un supporto o una sospensione. È sufficiente la condizione che il supporto o la sospensione sia stazionario rispetto alla Terra (consideriamo la Terra un sistema di riferimento inerziale), o che si muova in modo uniforme e rettilineo? Prendi un supporto fisso, posizionato ad angolo rispetto all'orizzonte. Se il supporto è liscio, il corpo scorre lungo il piano inclinato, ad es. non poggia su un supporto e non è dentro caduta libera. E se il supporto è così ruvido che il corpo è a riposo, allora o il piano inclinato non è un supporto, oppure il peso del corpo non è uguale alla forza di gravità (puoi, ovviamente, andare oltre e mettere in dubbio che il peso del corpo non è uguale in valore assoluto e non è opposto nella direzione della forza di reazione del supporto, e quindi non ci sarà proprio nulla di cui parlare). Se consideriamo ancora il piano inclinato come supporto, e la frase tra parentesi come ironia, allora, risolvendo l'equazione per la seconda legge di Newton, che in questo caso sarà anche la condizione di equilibrio per il corpo sul piano inclinato, scritta in proiezioni sull'asse Y, otterremo un'espressione per il peso diversa dalla gravità:

Quindi, in questo caso, non basta dire che il peso del corpo è uguale alla forza di gravità, quando il corpo e il supporto sono immobili rispetto alla Terra.

Facciamo un esempio con una sospensione fissa rispetto alla Terra e un corpo su di essa. Una sfera di metallo caricata positivamente su un filo viene posta in un campo elettrico uniforme in modo che il filo formi un angolo con la verticale. Troviamo il peso della palla dalla condizione che la somma vettoriale di tutte le forze sia uguale a zero per un corpo fermo.

Come puoi vedere, nei casi precedenti, il peso del corpo non è uguale alla forza di gravità quando è soddisfatta la condizione di immobilità del supporto, della sospensione e del corpo rispetto alla Terra. Le caratteristiche dei casi precedenti sono l'esistenza rispettivamente della forza di attrito e della forza di Coulomb, la cui presenza porta effettivamente al fatto che i corpi sono tenuti a non muoversi. Per la sospensione verticale e il supporto orizzontale, non sono necessarie forze aggiuntive per impedire al corpo di muoversi. Quindi, alla condizione di immobilità del supporto, della sospensione e del corpo rispetto alla Terra, potremmo aggiungere che il supporto è orizzontale e la sospensione è verticale.

Ma questa aggiunta risolverebbe la nostra domanda? Infatti, nei sistemi con sospensione verticale e supporto orizzontale, possono agire forze che riducono o aumentano il peso del corpo. Queste possono essere la forza di Archimede, per esempio, o la forza di Coulomb, diretta verticalmente. Riassumendo per un supporto o una sospensione: il peso del corpo è uguale alla forza di gravità, quando il corpo e il supporto (o sospensione) sono a riposo (o si muovono in modo uniforme e rettilineo) rispetto alla Terra, e solo il la forza di reazione del supporto (o la forza elastica della sospensione) e la forza agiscono sulla gravità del corpo. L'assenza di altre forze, a sua volta, implica che il supporto sia orizzontale, la sospensione sia verticale.

Consideriamo i casi in cui un corpo con più appoggi e/o sospensioni è fermo (o si muove con essi in modo uniforme e rettilineo rispetto alla Terra) e su di esso non agiscono altre forze, ad eccezione delle forze di reazione del supporto, l'elastico forze delle sospensioni e attrazione verso la Terra. Utilizzando la definizione della forza peso Kasyanov V.A. (7), troviamo la forza di elasticità totale dei legami corporei nel primo e nel secondo caso presentati nelle figure. La somma geometrica delle forze dei legami elastici F, uguale in modulo al peso del corpo, in base alla condizione di equilibrio, è infatti uguale alla gravità e opposta ad essa in direzione, e gli angoli di inclinazione dei piani rispetto all'orizzonte e gli angoli di deviazione delle sospensioni dal verticale non influiscono sul risultato finale.

Consideriamo un esempio (figura sotto), quando in un sistema che è immobile rispetto alla Terra, un corpo ha un supporto e una sospensione e nessun'altra forza agisce nel sistema, ad eccezione delle forze dei legami elastici. Il risultato è simile al precedente. Il peso del corpo è uguale alla forza di gravità.

Quindi, se il corpo è su più appoggi e (o) sospensioni, e riposa insieme ad essi (o si muove in modo uniforme e rettilineo) rispetto alla Terra, in assenza di altre forze, ad eccezione della forza di gravità e delle forze elastiche legami, il suo peso è uguale alla forza di gravità. Allo stesso tempo, la posizione di supporti e sospensioni nello spazio e il loro numero non influiscono sul risultato finale.

Considera esempi di ricerca del peso corporeo in quadri di riferimento non inerziali.

Esempio 1 Trova il peso di un corpo di massa m che si muove in un'astronave con accelerazione un nello spazio "vuoto" (così lontano da altri corpi massicci da poterne trascurare la gravità).

In questo caso sul corpo agiscono due forze: la forza di inerzia e la forza di reazione del supporto. Se il modulo di accelerazione è uguale all'accelerazione di caduta libera sulla Terra, il peso del corpo sarà uguale alla forza di gravità sulla Terra e gli astronauti percepiranno il muso della nave come il soffitto, e la coda come il pavimento.

La gravità artificiale così creata per gli astronauti all'interno della nave non differirà in alcun modo dalla terra “reale”.

In questo esempio, a causa della sua piccolezza, trascuriamo la componente gravitazionale della gravità. Quindi la forza di inerzia sul veicolo spaziale sarà uguale alla forza di gravità. Alla luce di ciò, possiamo concordare sul fatto che la causa del peso corporeo in questo caso è la gravità.

Torniamo sulla Terra.

Esempio 2

Rispetto al suolo in accelerazione unè in movimento un carrello, sul quale è fissato un corpo su un filo di massa m, deviato di un angolo dalla verticale. Trova il peso del corpo, trascura la resistenza dell'aria.

Un compito con una sospensione, quindi, il peso è uguale in modulo alla forza elastica del filo.

Pertanto, puoi utilizzare qualsiasi formula per calcolare la forza elastica e, quindi, il peso del corpo (se la forza di resistenza dell'aria è sufficientemente grande, dovrà essere presa in considerazione come somma alla forza d'inerzia).

Lavoriamo con la formula

Pertanto, introducendo la forza di gravità "equivalente", si può affermare che in questo caso il peso del corpo è uguale alla forza di gravità "equivalente". E infine, possiamo fornire tre formule per il suo calcolo:

Esempio 3

Trova il peso di un pilota di auto da corsa con massa m in un movimento con accelerazione un macchina.

Ad elevate accelerazioni, la forza di reazione del supporto dello schienale del sedile diventa significativa e ne terremo conto in questo esempio. La forza elastica totale dei legami sarà uguale alla somma geometrica di entrambe le forze di reazione del supporto, che a sua volta è uguale in valore assoluto e in direzione opposta alla somma vettoriale delle forze di inerzia e gravità. Per questo problema, troviamo il modulo della forza peso dalle formule:

L'effettiva accelerazione di caduta libera si trova come nel problema precedente.

Esempio 4

Una palla su un filo di massa m è fissata su una piattaforma rotante a velocità angolare costante ω ad una distanza r dal suo centro. Trova il peso della palla.

Trovare il peso corporeo in quadri di riferimento non inerziali negli esempi forniti mostra quanto bene la formula per il peso corporeo proposta dagli autori nei lavori (3). Complichiamo un po' la situazione nell'esempio 4. Assumiamo che la palla sia carica elettricamente e che la piattaforma, insieme al suo contenuto, sia in un campo elettrico verticale uniforme. Qual è il peso della palla? A seconda della direzione della forza di Coulomb, il peso del corpo diminuirà o aumenterà:

Accadde così che la questione del peso si ridusse naturalmente alla questione della gravità. Se definiamo la gravità come la risultante delle forze di attrazione gravitazionale verso un pianeta (o qualsiasi altro oggetto massiccio) e l'inerzia, tenendo presente il principio di equivalenza, lasciando nella nebbia l'origine della forza di inerzia stessa, allora entrambi componenti della gravità, o almeno uno di essi, causano almeno il peso corporeo. Se ci sono altre interazioni nel sistema insieme alla forza di attrazione gravitazionale, alla forza di inerzia e alle forze dei legami elastici, allora possono aumentare o diminuire il peso del corpo, portare a uno stato in cui il peso del corpo diventa uguale a zero. E queste altre interazioni possono causare un aumento di peso in alcuni casi. Carichiamo una pallina su un sottile filo non conduttore in un'astronave che si muove in modo uniforme e rettilineo in uno spazio lontano "vuoto" (trascureremo le forze di gravità a causa della loro piccolezza). Mettiamo la pallina nel campo elettrico, il filo sarà teso, apparirà il peso.

Riassumendo quanto sopra, concludiamo che il peso del corpo è uguale alla forza di gravità (o alla forza di gravità equivalente) in qualsiasi sistema in cui nessun'altra forza agisce sul corpo, ad eccezione delle forze di gravità, inerzia ed elasticità di obbligazioni. La gravità, o gravità "equivalente", è il più delle volte la causa della forza peso. La forza del peso e la forza di gravità sono natura diversa e attaccati a corpi diversi.

Bibliografia.

1. Yavorsky BM, Detlaf AA Manuale di fisica per ingegneri e studenti universitari, M., Nauka, 1974, 944p.

2. Yavorsky BM, Selezneva Yu.A. Guida di riferimento di fisica per

entrare nelle università e nell'autoeducazione., M., Nauka, 1984, 383p.

3. Koshkin N.I., Shirkevich M.G. Manuale di fisica elementare., M., Nauka, 1980, 208s.

4. Kuhling H. Handbook of Physics., M., Mir, 1983, 520p.

5. Kasatkina IL Insegnante di fisica. Teoria. Meccanica. Fisica molecolare. Termodinamica. Elettromagnetismo. Rostov sul Don, Phoenix, 2003, 608s.

6. Kamenetsky SE, Orekhov V.P. Metodi per risolvere i problemi di fisica al liceo., M., Education, 1987, 336s.

7. Kasyanov VA Fisica. Grado 10., M., Bustard, 2002, 416s.

A volte viene utilizzata l'unità CGS, dyne.

YouTube enciclopedico

1 / 1

✪ Ipnosi per dimagrire (rilassamento guidato, dieta sana, sonno e motivazione)

Sottotitoli

Proprietà

Il peso P un corpo che riposa in un sistema di riferimento inerziale P (\ displaystyle \ mathbf (P) ), coincide con la forza di gravità che agisce sul corpo, ed è proporzionale alla massa m (\ displaystyle m) e accelerazione caduta libera g (\ displaystyle \ mathbf (g) ) a questo punto:

Il valore del peso (a massa corporea costante) è proporzionale all'accelerazione di caduta libera, che dipende dall'altezza sopra la superficie terrestre (o dalla superficie di un altro pianeta, se il corpo è vicino ad esso, e non la Terra, e la massa e le dimensioni di questo pianeta), e, per la non sfericità della Terra, e anche per la sua rotazione (vedi sotto), dalle coordinate geografiche del punto di misurazione. Un altro fattore che influenza l'accelerazione della caduta libera e, di conseguenza, il peso del corpo, sono le anomalie gravitazionali dovute a caratteristiche strutturali superficie terrestre e sottosuolo in prossimità del punto di misura.

Quando il sistema di supporto del corpo (o sospensione) si muove rispetto al sistema di riferimento inerziale con accelerazione un (\ displaystyle \ mathbf (a) ) il peso non è più uguale alla forza di gravità:

Allo stesso tempo, una rigida distinzione tra i concetti di peso e massa è accettata principalmente nella scienza e nella tecnologia, e in molte situazioni quotidiane la parola "peso" continua ad essere usata quando in realtà si riferisce a "massa". Ad esempio, diciamo che un oggetto "pesa un chilogrammo" nonostante il fatto che un chilogrammo sia un'unità di massa.

In questo paragrafo vi ricorderemo la gravità, l'accelerazione centripeta e il peso corporeo.

Ogni corpo sul pianeta è influenzato dalla gravità terrestre. La forza con cui la Terra attrae ogni corpo è determinata dalla formula

Il punto di applicazione è al baricentro del corpo. Gravità sempre rivolto verticalmente verso il basso.

Si chiama la forza con cui un corpo viene attratto dalla Terra sotto l'influenza del campo gravitazionale terrestre gravità. Secondo la legge di gravitazione universale, sulla superficie della Terra (o in prossimità di questa superficie), un corpo di massa m è influenzato dalla forza di gravità

F t \u003d GMm / R 2

dove M è la massa della Terra; R è il raggio della Terra.
Se solo la gravità agisce sul corpo e tutte le altre forze sono reciprocamente equilibrate, il corpo è in caduta libera. Secondo la seconda legge di Newton e la formula F t \u003d GMm / R 2 il modulo di accelerazione di caduta libera g è trovato dalla formula

g=F t /m=GM/R 2 .

Dalla formula (2.29) segue che l'accelerazione di caduta libera non dipende dalla massa m del corpo in caduta, cioè per tutti i corpi in un dato luogo sulla Terra è lo stesso. Dalla formula (2.29) segue che Fт = mg. In forma vettoriale

F t \u003d mg

Nel § 5 si osservava che poiché la Terra non è una sfera, ma un ellissoide di rivoluzione, il suo raggio polare è minore di quello equatoriale. Dalla formula F t \u003d GMm / R 2 si può vedere che per questo motivo la forza di gravità e l'accelerazione di caduta libera da essa provocata è maggiore al polo che all'equatore.

La forza di gravità agisce su tutti i corpi nel campo gravitazionale terrestre, ma non tutti i corpi cadono sulla Terra. Ciò è dovuto al fatto che il movimento di molti corpi è ostacolato da altri corpi, come supporti, fili di sospensione, ecc. I corpi che limitano il movimento di altri corpi sono chiamati connessioni. Sotto l'azione della gravità, i legami si deformano e la forza di reazione del legame deformato, secondo la terza legge di Newton, bilancia la forza di gravità.

L'accelerazione della caduta libera è influenzata dalla rotazione della Terra. Questa influenza è spiegata come segue. I quadri di riferimento associati alla superficie terrestre (tranne i due associati ai poli della Terra) non sono, in senso stretto, sistemi inerziali riferimento - la Terra ruota attorno al suo asse e con essa si muove in cerchi con accelerazione centripeta e tali sistemi di riferimento. Questa non inerzia dei sistemi di riferimento si manifesta, in particolare, nel fatto che il valore dell'accelerazione di caduta libera risulta essere diverso nei diversi luoghi della Terra e dipende dalla latitudine geografica del luogo in cui il sistema di riferimento è associato con la Terra si trova, rispetto alla quale viene determinata l'accelerazione di gravità.

Lo hanno dimostrato le misurazioni effettuate a diverse latitudini valori numerici le accelerazioni di caduta libera differiscono poco l'una dall'altra. Pertanto, con calcoli non molto accurati, si può trascurare la non inerzia dei sistemi di riferimento associati alla superficie terrestre, così come la differenza nella forma della Terra da quella sferica, e supporre che l'accelerazione di caduta libera in qualsiasi luogo su la Terra è la stessa e pari a 9,8 m/s 2.

Dalla legge di gravitazione universale segue che la forza di gravità e l'accelerazione di caduta libera da essa provocata diminuiscono con l'aumentare della distanza dalla Terra. Ad un'altezza h dalla superficie terrestre, il modulo di accelerazione gravitazionale è determinato dalla formula

g=GM/(R+h) 2.

È stato stabilito che a un'altezza di 300 km sopra la superficie terrestre, l'accelerazione di caduta libera è inferiore di 1 m/s2 rispetto alla superficie terrestre.
Di conseguenza, vicino alla Terra (fino ad altezze di diversi chilometri), la forza di gravità praticamente non cambia, e quindi la caduta libera di corpi vicino alla Terra è un moto uniformemente accelerato.

Peso corporeo. Assenza di gravità e sovraccarico

Si chiama la forza in cui, per attrazione verso la Terra, il corpo agisce sul suo sostegno o sospensione peso corporeo. A differenza della gravità, che è una forza gravitazionale applicata a un corpo, il peso è una forza elastica applicata a un supporto o a una sospensione (cioè a una connessione).

Le osservazioni mostrano che il peso del corpo P, determinato su un bilanciere a molla, è uguale alla forza di gravità F t agente sul corpo solo se il bilanciere con il corpo rispetto alla Terra è fermo o si muove in modo uniforme e rettilineo; In questo caso

P \u003d F t \u003d mg.

Se il corpo si muove con accelerazione, il suo peso dipende dal valore di questa accelerazione e dalla sua direzione rispetto alla direzione dell'accelerazione di caduta libera.

Quando un corpo è sospeso su un bilanciere a molla, su di esso agiscono due forze: la forza di gravità F t =mg e la forza elastica F yp della molla. Se allo stesso tempo il corpo si muove verticalmente verso l'alto o verso il basso rispetto alla direzione dell'accelerazione di caduta libera, la somma vettoriale delle forze F t e F yn dà il risultante, causando l'accelerazione del corpo, cioè

Pacchetto F t + F \u003d ma.

Secondo la suddetta definizione del concetto di "peso", possiamo scrivere che P=-F yp. Dalla formula: Pacchetto F t + F \u003d ma. tenuto conto del fatto che F t =mg, ne consegue che mg-ma=-F sì . Pertanto, P \u003d m (g-a).

Le forze F t e F yn sono dirette lungo una retta verticale. Pertanto, se l'accelerazione del corpo a è diretta verso il basso (cioè coincide in direzione con l'accelerazione di caduta libera g), allora modulo

P=m(g-a)

Se l'accelerazione del corpo è diretta verso l'alto (cioè opposta alla direzione dell'accelerazione di caduta libera), allora

P \u003d m \u003d m (g + a).

Di conseguenza, il peso di un corpo la cui accelerazione coincide in direzione con l'accelerazione di caduta libera è inferiore al peso di un corpo a riposo, e il peso di un corpo la cui accelerazione è opposta alla direzione dell'accelerazione di caduta libera è maggiore di il peso di un corpo a riposo. Viene chiamato l'aumento del peso corporeo causato dal suo movimento accelerato sovraccarico.

In caduta libera a=g. Dalla formula: P=m(g-a)

ne consegue che in questo caso P=0, cioè non c'è peso. Pertanto, se i corpi si muovono solo sotto l'influenza della gravità (cioè cadono liberamente), sono in uno stato assenza di gravità. tratto caratteristico Questo stato è l'assenza di deformazioni e sollecitazioni interne nei corpi in caduta libera, che sono causate nei corpi a riposo dalla gravità. La ragione dell'assenza di gravità dei corpi è che la forza di gravità impartisce le stesse accelerazioni a un corpo in caduta libera e al suo supporto (o sospensione).