Тегло на тялото върху хоризонтална повърхност. Сила на тежестта, формули. Важни формули за изчисляване на телесното тегло

Назад напред

внимание! Визуализацията на слайда е само за информационни цели и може да не представя пълния обем на презентацията. Ако се интересувате от тази работа, моля, изтеглете пълната версия.

Тази презентация има за цел да помогне на учениците от 9-10 клас при подготовката на темата "Телесно тегло".

Цели на презентацията:

Повторете и задълбочете понятията: „гравитация”; "телесно тегло"; "безтегловност".
Подчертайте на учениците, че гравитацията и телесното тегло са различни сили.
Да научи учениците да определят теглото на тяло, което се движи вертикално.

В ежедневието телесното тегло се определя чрез претегляне. От курса по физика за 7 клас е известно, че силата на гравитацията е право пропорционална на масата на тялото. Следователно теглото на тялото често се идентифицира с неговата маса или гравитация. От гледна точка на физиката това е груба грешка. Теглото на тялото е сила, но гравитацията и теглото на тялото са различни сили.

Силата на гравитацията е частен случай на проявата на силите на всемирното притегляне. Ето защо е уместно да си припомним закона за всемирното привличане, както и факта, че силите на гравитационното привличане се появяват, когато телата или едно от телата имат огромни маси (слайд 2).

При прилагане на закона за всемирното притегляне за земни условия (слайд 3) планетата може да се разглежда като хомогенна топка, а малките тела в близост до нейната повърхност като точкови маси. Радиусът на земята е 6400 км. Масата на Земята е 6∙10 24 кг.

= ,
където g е ускорението на свободното падане.

Близо до повърхността на Земята g = 9,8 m/s 2 ≈ 10 m/s 2.

Тегло на тялото - силата, с която това тяло действа върху хоризонтална опора или разтяга окачването.

Фиг. 1

На фиг. 1 показва тяло върху опора. Силата на реакция на опората N (F управление) се прилага не към опората, а към тялото, разположено върху нея. Модулът на силата на реакция на опората е равен на модула на тежестта според третия закон на Нютон. Теглото на тялото е частен случай на проявление на силата на еластичност. Най-важната характеристика на тежестта е, че нейната стойност зависи от ускорението, с което се движи опората или окачването. Теглото е равно на гравитацията само за тяло в покой (или тяло, движещо се с постоянна скорост). Ако тялото се движи с ускорение, тогава теглото може да бъде по-голямо или по-малко от силата на гравитацията и дори равно на нула.

В презентацията, използвайки примера за решаване на задача 1, се разглеждат различни случаи на определяне на теглото на товар с маса 500 g, окачен на пружина на динамометър, в зависимост от естеството на движението:

а) товарът се повдига с ускорение 2 m / s 2;
б) товарът се спуска надолу с ускорение 2 m / s 2;
в) товарът е равномерно повдигнат нагоре;
г) товарът пада свободно.

Задачите за изчисляване на телесно тегло са включени в раздела "Динамика". Решаването на задачи по динамика се основава на използването на законите на Нютон, последвано от проекция върху избраните координатни оси. Това определя последователността на действията.

Прави се чертеж, показващ силите, действащи върху тялото(ата) и посоката на ускорението. Ако посоката на ускорение е неизвестна, тя се избира произволно и решението на задачата дава отговор за правилността на избора.
Запишете втория закон на Нютон във векторна форма.
Изберете оси. Обикновено е удобно една от осите да се насочи по посока на ускорението на тялото, а другата - перпендикулярно на ускорението. Изборът на осите се определя от съображения за удобство: така че изразите за проекциите на законите на Нютон да имат най-простата форма.
Векторните уравнения, получени в проекции върху оста, се допълват с отношения, произтичащи от текста на условията на задачата. Например уравненията на кинематичната връзка, дефинициите на физическите величини, третия закон на Нютон.
Използвайки получената система от уравнения, те се опитват да отговорят на въпроса на задачата.

Настройването на анимация в презентация ви позволява да се съсредоточите върху последователността от действия при решаване на проблеми. Това е важно, тъй като уменията, придобити при решаването на задачи за изчисляване на телесно тегло, ще бъдат полезни на учениците при изучаване на други теми и раздели на физиката.

Решение на проблем 1.

1а.Тялото се движи с ускорение 2 m / s 2 нагоре (слайд 7).

Фиг.2

1б.Тялото се движи с ускорение надолу (слайд 8). Насочваме оста OY надолу, след което проекциите на гравитацията и еластичността в уравнение (2) променят знака си и изглежда така:

(2) mg – F контрола = ma.

Следователно, P \u003d m (g-a) \u003d 0,5 kg ∙ (10 m / s 2 - 2 m / s 2) \u003d 4 N.

1в.При равномерно движение (слайд 9) уравнение (2) има формата:

(2) mg - F контрол = 0, тъй като няма ускорение.

Следователно P \u003d mg \u003d 5 N.

1gПри свободно падане = (слайд 10). Използваме резултата от решаването на задача 1b:

P \u003d m (g - a) \u003d 0,5 kg (10 m / s 2 - 10 m / s 2) \u003d 0 H.

Състоянието, при което теглото на тялото е нула, се нарича състояние на безтегловност.

Върху тялото действа само силата на гравитацията.

Говорейки за безтегловност, трябва да се отбележи, че астронавтите изпитват продължително състояние на безтегловност по време на полет с изключени двигатели на космическия кораб.

кораб, а за да изпитате краткотрайно състояние на безтегловност, просто скочете нагоре. Бягащ човек в момента, когато краката му не докосват земята, също е в състояние на безтегловност.

Презентацията може да се използва в урока при обяснение на темата "Телесно тегло". В зависимост от нивото на подготовка на класа, на учениците може да не бъдат предложени всички слайдове с решения на задача 1. Например в класове с повишена мотивация за изучаване на физика е достатъчно да се обясни как да се изчисли теглото на движещо се тяло с ускорение нагоре (задача 1а), а останалите задачи (б, в, г) предвиждат независимо решение с последваща проверка. Изводите, получени в резултат на решаването на задача 1, учениците трябва да се опитат да направят сами.

Изводи (слайд 11).

Теглото на тялото и гравитацията са различни сили. Те имат различна природа. Тези сили са приложени към различни тела: гравитация – към тялото; телесно тегло - към опората (окачване).
Теглото на тялото съвпада със силата на гравитацията само когато тялото е неподвижно или се движи равномерно и праволинейно и други сили, с изключение на силата на гравитацията и опорната реакция (напрежение на окачването), не действат върху него.
Теглото на тялото е по-голямо от силата на гравитацията (P> mg), ако ускорението на тялото е насочено в посока, обратна на посоката на гравитацията.
Теглото на тялото е по-малко от гравитацията (P< mg), если ускорение тела совпадает по направлению с силой тяжести.
Състоянието, при което теглото на тялото е нула, се нарича състояние на безтегловност. Едно тяло е в състояние на безтегловност, когато се движи с ускорение на свободното падане, тоест когато върху него действа само гравитацията.

Задачи 2 и 3 (слайд 12) могат да бъдат предложени на учениците като домашна работа.

Презентацията Телесно тегло може да се използва за дистанционно обучение. В този случай се препоръчва:

когато гледате презентацията, запишете решението на задача 1 в тетрадка;
самостоятелно решаване на задачи 2, 3, като се използва последователността от действия, предложена в презентацията.

Презентацията по темата „Телесно тегло“ ви позволява да покажете теорията за решаване на задачи по динамика в интересна, достъпна интерпретация. Презентацията активира познавателната дейност на учениците и ви позволява да формирате правилния подход към решаването на физически проблеми.

Литература:

Гринченко B.I. Физика 10-11. Теория за решаване на проблеми. За гимназисти и студенти. - Велики Луки: Градска печатница Велики Луки, 2005 г.
Генденщайн Л.Е. Физика. 10 клас. В 14:00 H 1./L.E. Генденщайн, Ю.И. Дик. – М.: Мнемозина, 2009.
Генденщайн Л.Е. Физика. 10 клас. В 2 ч. Ч 2. Задачна тетрадка./Л.Е. Генденщайн, Л.А. Кирик, И.М. Гелгафгат, И.Ю. Ненашев.- М.: Мнемозина, 2009.

Интернет ресурси:

images.yandex.ru
videocat.chat.ru

В ежедневието и ежедневието понятията "маса" и "тегло" са абсолютно идентични, въпреки че тяхното семантично значение е коренно различно. Попитайте "Какво е вашето тегло?" имаме предвид "Колко килограма си?". Въпросът, с който се опитваме да разберем този факт обаче не е отговорен в килограми, а в нютони. Ще трябва да се върна към курса си по физика в гимназията.

Телесно тегло- стойност, която характеризира силата, с която тялото упражнява натиск върху опората или окачването.

За сравнение, телесна масапо-рано грубо дефинирана като "количество вещество", съвременната дефиниция гласи следното:

Тегло -физична величина, която отразява способността на тялото за инерция и е мярка за неговите гравитационни свойства.

Концепцията за маса като цяло е малко по-широка от представената тук, но нашата задача е малко по-различна. Това е напълно достатъчно, за да разберете факта за действителната разлика между маса и тегло.

Освен това, - килограми, и тежести (като форма на сила) - нютони.

И може би най-важната разлика между теглото и масата съдържа самата формула за тегло, която изглежда така:

където P е действителното тегло на тялото (в нютони), m е неговата маса в килограми, а g е ускорението, което обикновено се изразява като 9,8 N / kg.

С други думи, формулата за тегло може да бъде разбрана с този пример:

Тегло тегло 1 kg, окачен на неподвижен динамометър, за да се определи неговата теглото.Тъй като тялото и самият динамометър са в покой, можем безопасно да умножим масата му по ускорението на свободното падане. Имаме: 1 (kg) x 9,8 (N / kg) \u003d 9,8 N. Именно с тази сила тежестта действа върху окачването на динамометъра. От това става ясно, че теглото на тялото е равно, но не винаги е така.

Време е да направя важна забележка. Формулата за тегло е равна на гравитацията само в случаите, когато:

тялото е в покой;
тялото не се влияе от силата на Архимед (сила на плаваемост). Любопитен факт е, че известно е, че тяло, потопено във вода, измества обем вода, равен на теглото му. Но това не просто изтласква водата навън, тялото става „по-леко“ с количеството изместена вода. Ето защо е възможно да се вдигне момиче с тегло 60 кг във вода на шега и смях, но на повърхността това е много по-трудно.

При неравномерно движение на тялото, т.е. когато тялото заедно с окачването се движат с ускорение а, променя своя външен вид и формула за тегло. Физиката на явлението се променя леко, но тези промени се отразяват във формулата, както следва:

P=m(g-a).

Както може да се замени с формулата, теглото може да бъде отрицателно, но за това ускорението, с което се движи тялото, трябва да бъде по-голямо от ускорението на свободното падане. И тук отново е важно да се разграничи теглото от масата: отрицателното тегло не влияе на масата (свойствата на тялото остават същите), но всъщност се насочва в обратната посока.

Добър пример е с ускорения асансьор: когато ускорява рязко, за кратко създава впечатлението за „дърпане към тавана“. Разбира се, доста лесно е да се сблъскате с такова чувство. Много по-трудно е да се усети състоянието на безтегловност, което се усеща напълно от астронавтите в орбита.

Безтегловност -По принцип няма тегло. За да е възможно това, ускорението, с което се движи тялото, трябва да е равно на прословутото затихване g (9,8 N/kg). Най-лесният начин да постигнете този ефект е в околоземна орбита. Гравитацията, т.е. привличането все още действа върху тялото (сателита), но е незначително. И ускорението на плаващ спътник също клони към нула. Тук възниква ефектът от липсата на тежест, тъй като тялото изобщо не влиза в контакт нито с опората, нито с окачването, а просто се носи във въздуха.

Частично този ефект може да се срещне по време на излитане на самолета. За секунда има усещане за висене във въздуха: в този момент ускорението, с което се движи самолетът, е равно на ускорението на свободното падане.

Обратно към различията теглои маси,Важно е да запомните, че формулата за телесно тегло е различна от формулата за маса, която изглежда :

m= ρ/V,

тоест плътността на веществото, разделена на неговия обем.

Често използваме фрази като: „Опаковка бонбони тежи 250 грама“ или „Аз тежа 52 килограма“. Използването на такива оферти е автоматично. Но какво е теглото? От какво се състои и как се изчислява?

Първо трябва да разберете, че е погрешно да се каже: "Този обект тежи X килограма." Във физиката има две различни понятия - маса и тегло. Масата се измерва в килограми, грамове, тонове и т.н., а телесното тегло се изчислява в нютони. Следователно, когато кажем например, че тежим 52 килограма, всъщност имаме предвид маса, а не тегло.

Тегло във физиката

Тегло – е мярка за инерцията на тялото. Колкото по-голяма е инерцията на тялото, толкова повече време ще му трябва, за да му даде скорост. Грубо казано, колкото по-висока е стойността на масата, толкова по-трудно е да се премести обектът. В международната система от единици масата се измерва в килограми. Но се измерва и в други единици, например;

унция;
lb;
камък;
американски тон;
английски тон;
грам;
милиграм и така нататък.

Когато казваме един, два, три килограма, сравняваме масата с референтната маса (чийто прототип е във Франция в BIPM). Масата се означава с m.

Теглото – е силата, която действа върху окачванетоили опора поради обект, привлечен от гравитацията. Това е векторно количество, което означава, че има посока (както всички сили), за разлика от масата (скаларно количество). Посоката винаги е към центъра на Земята (поради гравитацията). Например, ако седим на стол, чиято седалка е успоредна на Земята, тогава векторът на силата е насочен право надолу. Теглото се обозначава с P и се изчислява в нютони [N].

Ако тялото е в движение или в покой, тогава силата на гравитацията (Ftyazh), действаща върху тялото, е равна на теглото. Това е вярно, ако движението е по права линия спрямо земята и има постоянна скорост. Теглото действа върху опората, а гравитацията действа върху самото тяло (което се намира върху опората). Това са различни стойности и независимо, че в повечето случаи са равни, не бива да ги бъркате.

Земно притеглянее резултат от привличането на тялото към земята, теглото е въздействието на тялото върху опората. Тъй като тялото огъва (деформира) опората с тежестта си, възниква друга сила, тя се нарича еластична сила (Fupr). Третият закон на Нютон гласи, че телата взаимодействат едно с друго със сили с еднакъв модул, но различни по вектор. От това следва, че за еластичната сила трябва да има противоположна сила, която се нарича сила на реакция на опората и се означава с N.

Модул |N|=|P|. Но тъй като тези сили са многопосочни, тогава, отваряйки модула, получаваме N = - P. Ето защо теглото може да се измери с динамометър, който се състои от пружина и скала. Ако окачите товар на това устройство, пружината ще се разтегне до определена точка на скалата.

Как да измерим телесното тегло

Втори закон на Нютонтвърди, че ускорението е равно на силата, разделена на масата. Така F=m*a. Тъй като Fstrand е равно на P (ако тялото е в покой или се движи по права линия (спрямо Земята) със същата скорост), тогава P на тялото ще бъде равно на произведението на масата и ускорението (P= m*a).

Знаем как да намерим масата и знаем какво е теглото на тялото, остава да намерим ускорението. Ускорениее физическа векторна величина, която обозначава промяната в скоростта на тялото за единица време. Например, обектът се движи за първата секунда със скорост 4 m / s, а през втората секунда скоростта му се увеличава до 8 m / s, което означава, че ускорението му е 2. Според международната система от единици ускорението се изчислява в метри в секунда на квадрат [m/s 2].

Ако поставите тялото в специална среда, където няма да има сила на съпротивление на въздуха - вакуум, и премахнете опората, тогава обектът ще започне да лети с равномерно ускорение. Името на това явление е ускорение на гравитацията, което се означава с g и се изчислява в метри в секунда на квадрат [m/s 2].

Интересно е, че ускорението не зависи от масата на тялото, което означава, че ако хвърлим лист хартия и тежест върху Земята при специални условия, при които няма въздух (вакуум), тогава тези обекти ще кацнат по същото време. Тъй като листът има голяма повърхност и сравнително малка маса, за да падне, той трябва да се сблъска с голямо въздушно съпротивление. . Това не се случва във вакуум., и така химикал, лист хартия, тежест, гюле и други предмети ще летят с еднаква скорост и ще паднат едновременно (ако приемем, че започнат да летят по едно и също време и първоначалната им скорост е нула).

Тъй като Земята има формата на геоид (или с други думи елипсоид), а не на идеална топка, ускорението на свободното падане в различните части на Земята е различно. Например на екватора тя е 9,832 m/s 2 , а на полюсите 9,780 m/s 2 . Това е така, защото в някои части на Земята разстоянието до ядрото е по-голямо, а в други по-малко. Колкото по-близо е един обект до центъра, толкова повече се привлича. Колкото по-далеч е обектът, толкова по-малка е гравитацията. Обикновено в училище тази стойност се закръгля до 10, това се прави за удобство на изчисленията. Ако е необходимо да се измери по-точно (в инженерни или военни дела и т.н.), тогава се вземат конкретни стойности.

Така формулата за изчисляване на теглото на тялото ще изглежда така: P=m*g.

Примерни задачи за изчисляване на телесно тегло

Първа задача. На масата е поставена тежест от 2 кг. Какво е теглото на товара?

За да решим този проблем, имаме нужда от формула за изчисляване на теглото P=m*g. Знаем масата на тялото, а ускорението на свободното падане е приблизително 9,8 m/s 2 . Заместваме тези данни във формулата и получаваме P \u003d 2 * 9,8 \u003d 19,6 N. Отговор: 19,6 N.

Втора задача. На масата беше поставена парафинова топка с обем 0,1 m 3 . Какво е теглото на топката?

Тази задача трябва да се реши в следната последователност;

Първо трябва да запомним формулата за тегло P=m*g. Знаем ускорението - 9,8 m / s 2. Остава да се намери масата.
Масата се изчислява по формулата m=p*V, където p е плътността, а V е обемът. Плътността на парафина може да се види в таблицата, обемът ни е известен.
Необходимо е да замените стойностите във формулата, за да намерите масата. m=900*0,1=90 кг.
Сега заместваме стойностите в първата формула, за да намерим теглото. P=90*9.9=882 N.

Отговор: 882 N.

Видео

Този видео урок се занимава с темата - гравитация и телесно тегло.

В миналите уроци анализирахме какво представлява силата на всемирното притегляне и нейния частен случай - силата на гравитацията, която действа върху телата, разположени на Земята.

Гравитацията е силата, действаща върху всяко материално тяло, разположено близо до повърхността на Земята или друго астрономическо тяло. Гравитацията играе важна роля в нашия живот, тъй като всичко, което ни заобикаля, е подложено на нейното влияние. Днес ще анализираме друга сила, която най-често се свързва с гравитацията. Тази сила е теглото на тялото. Темата на днешния урок е „Телесно тегло. безтегловност"

Под действието на еластичната сила, която се прилага към горния ръб на тялото, това тяло от своя страна също се деформира, друга еластична сила възниква поради деформацията на тялото. Тази сила се прилага към долния ръб на пружината. Освен това тя е равна по модул на еластичната сила на пружината и е насочена надолу. Именно тази сила на еластичност на тялото ще наричаме неговото тегло, тоест теглото на тялото е приложено към пружината и е насочено надолу.

След като трептенията на тялото върху пружината бъдат затихнали, системата ще дойде в състояние на равновесие, при което сумата от силите, действащи върху тялото, ще бъде равна на нула. Това означава, че силата на гравитацията е равна по модул и противоположна по посока на силата на еластичност на пружината (фиг. 2). Последната е равна по модул и противоположна по посока на теглото на тялото, както вече разбрахме. Следователно модулът на гравитацията е равен на теглото на тялото. Това съотношение не е универсално, но в нашия пример е вярно.

Ориз. 2. Тегло и гравитация ()

Горната формула не означава, че гравитацията и теглото са еднакви. Тези две сили са различни по природа. Теглото е еластичната сила, приложена към окачването от страната на тялото, а гравитацията е силата, приложена към тялото от страната на Земята.

Ориз. 3. Тегло и тежест на тялото върху окачването и върху опората ()

Нека разберем някои характеристики на теглото. Теглото е силата, с която тялото притиска опората или разтяга окачването, от което следва, че ако тялото не е окачено или не е фиксирано върху опората, тогава теглото му е нула. Това заключение изглежда противоречи на ежедневния ни опит. Въпреки това има доста справедливи физически примери.

Ако пружината с окачено на нея тяло се освободи и се остави да падне свободно, тогава стрелката на динамометъра ще покаже нулева стойност (фиг. 4). Причината за това е проста: товарът и динамометърът се движат с еднакво ускорение (g) и една и съща нулева начална скорост (V 0). Долният край на пружината се движи синхронно с товара, докато пружината не се деформира и в пружината няма еластична сила. Следователно няма противоположна сила на еластичност, която е теглото на тялото, тоест тялото няма тегло или е в безтегловност.

Ориз. 4. Свободно падане на пружина с тяло, окачено от нея ()

Състоянието на безтегловност възниква поради факта, че при земни условия силата на гравитацията съобщава на всички тела едно и също ускорение, така нареченото ускорение на свободното падане. За нашия пример можем да кажем, че товарът и динамометърът се движат с еднакво ускорение. Ако върху тялото действа само силата на гравитацията или само силата на всемирното притегляне, то това тяло е в състояние на безтегловност. Важно е да се разбере, че в този случай изчезва само теглото на тялото, но не и силата на гравитацията, действаща върху това тяло.

Състоянието на безтегловност не е екзотично, доста често много от вас са го изпитвали - всеки човек, който скача или скача от каквато и да е височина, до момента на приземяването е в състояние на безтегловност.

Нека разгледаме случая, когато динамометърът и тялото, прикрепено към неговата пружина, се движат надолу с известно ускорение, но не падат свободно. Показанието на динамометъра ще намалее в сравнение с показанията при неподвижен товар и пружина, което означава, че теглото на тялото е станало по-малко, отколкото е било в покой. Каква е причината за това намаление? Нека дадем математическо обяснение въз основа на втория закон на Нютон.

Ориз. 5. Математическо обяснение на телесното тегло ()

Върху тялото действат две сили: насочената надолу сила на гравитацията и насочената нагоре сила на пружината. Тези две сили придават ускорение на тялото. и уравнението на движението ще изглежда така:

Нека изберем оста y (фиг. 5), тъй като всички сили са насочени вертикално, една ос ни е достатъчна. В резултат на проекцията и прехвърлянето на термини получаваме - модулът на еластичната сила ще бъде равен на:

ma = mg - F контрол

F контрол \u003d mg - ma,

където лявата и дясната страна на уравнението са проекциите на силите, определени във втория закон на Нютон върху оста y. Според дефиницията модулът на теглото на тялото е равен на еластичната сила на пружината и, замествайки стойността му, получаваме:

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

Теглото на тялото е равно на произведението от масата на тялото и разликата в ускоренията. От получената формула се вижда, че ако модулът на ускорение на тялото е по-малък от модула на ускорение на свободно падане, тогава теглото на тялото е по-малко от силата на гравитацията, тоест теглото на движещо се тяло при ускорено темпо е по-малко от теглото на тялото в покой.

Нека разгледаме случая, когато тяло с тежест се движи нагоре (фиг. 6).

Стрелката на динамометъра ще покаже стойността на телесното тегло, по-голяма от натоварването в покой.

Ориз. 6. Тялото с тежест се движи бързо нагоре ()

Тялото се движи нагоре и неговото ускорение е насочено натам, следователно трябва да променим знака на проекцията на ускорението върху оста y.

От формулата се вижда, че сега теглото на тялото е по-голямо от силата на гравитацията, тоест е по-голямо от теглото на тялото в покой.

Увеличаването на телесното тегло, причинено от ускореното му движение, се нарича претоварване.

Това важи не само за тяло, окачено на пружина, но и за тяло, фиксирано върху опора.

Да разгледаме пример, в който настъпва промяна в тялото при неговото ускорено движение (фиг. 7).

Колата се движи по моста на изпъкнала траектория, тоест по извита траектория. Ще разгледаме формата на моста като дъга от окръжност. От кинематиката знаем, че колата се движи с центростремително ускорение, чиято големина е равна на квадрата на скоростта, разделена на радиуса на кривината на моста. В момента е в най-високата си точка, това ускорение ще бъде насочено вертикално надолу. Съгласно втория закон на Нютон, това ускорение се придава на автомобила от резултантната сила на гравитацията и силата на реакция на опората.

Избираме координатната ос y, насочена вертикално нагоре, и записваме това уравнение в проекция върху избраната ос, заместваме стойностите и извършваме трансформации:

Ориз. 7. Най-високата точка на колата ()

Теглото на автомобила, според третия закон на Нютон, е равно по абсолютна стойност на силата на реакция на опората (), докато виждаме, че теглото на автомобила е по-малко от силата на гравитацията, тоест по-малко от тегло на неподвижен автомобил.

Ракетата при изстрелване от Земята се движи вертикално нагоре с ускорение a=20 m/s 2 . Какво е теглото на пилота-космонавт в пилотската кабина, ако масата му е m=80 kg?

Съвсем очевидно е, че ускорението на ракетата е насочено нагоре и за решение трябва да използваме формулата за телесното тегло за случая с g-сила (фиг. 8).

Ориз. 8. Илюстрация към задачата

Трябва да се отбележи, че ако неподвижно тяло спрямо Земята има тегло 2400 N, тогава неговата маса е 240 kg, т.е. астронавтът се чувства три пъти по-масивен, отколкото е в действителност.

Анализирахме концепцията за телесно тегло, открихме основните свойства на това количество и получихме формули, които ни позволяват да изчислим теглото на тяло, движещо се с ускорение.

Ако тялото се движи вертикално надолу, докато модулът на неговото ускорение е по-малък от ускорението на свободното падане, тогава теглото на тялото намалява в сравнение със стойността на теглото на неподвижното тяло.

Ако тялото се движи вертикално с ускорение, тогава теглото му се увеличава и в същото време тялото изпитва претоварване.

Библиография

Тихомирова С.А., Яворски Б.М. Физика (основно ниво) - М.: Мнемозина, 2012.
Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Физика 10 клас. - М.: Мнемозина, 2014.
Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика - 9, Москва, Образование, 1990г.

Домашна работа

Определете телесното тегло.
Каква е разликата между телесното тегло и гравитацията?
Кога настъпва безтегловност?

Интернет портал Physics.kgsu.ru ().
Интернет портал Festival.1september.ru ().
Интернет портал Terver.ru ().

Определение 1

Теглото представлява силата на въздействие на тялото върху опората (окачване или друг вид закрепване), предотвратяваща падането и възникваща в полето на гравитацията. Единицата за тегло в SI е нютон.

Концепцията за телесно тегло

Понятието "тегло" като такова във физиката не се счита за необходимо. Така че повече се говори за масата или силата на тялото. По-значима стойност е силата на удара върху опората, познаването на която може да помогне например при оценката на способността на дадена конструкция да задържи изследваното тяло при дадени условия.

Теглото може да се измерва с помощта на пружинни везни, които също служат за индиректно измерване на масата с подходящото им градуиране. В същото време везните не се нуждаят от това, тъй като в такава ситуация масите, които трябва да се сравняват, са тези, засегнати от равното ускорение на свободното падане или сумата от ускоренията в неинерциални отправни системи.

При претегляне с технически пружинни везни вариациите в гравитационното ускорение обикновено не се вземат предвид, тъй като тяхното влияние често е по-малко от това, което се изисква на практика по отношение на точността на претеглянето. До известна степен резултатите от измерването могат да отразяват силата на Архимед, при условие че тела с различна плътност се претеглят на везна и техните сравнителни показатели.

Теглото и масата във физиката представляват различни понятия. По този начин теглото се счита за векторно количество, с което тялото ще действа директно върху хоризонтална опора или вертикално окачване. Масата в същото време представлява скаларна величина, мярка за инерцията на тялото (инерционна маса) или заряда на гравитационното поле (гравитационна маса). Такива количества също ще имат различни мерни единици (в SI масата е посочена в килограми, а теглото в нютони).

Възможни са и ситуации с нулево тегло, а също и ненулева маса (когато говорим за едно и също тяло, например в безтегловност, теглото на всяко тяло ще бъде равно на нула, но масата ще бъде различна за всички).

Важни формули за изчисляване на телесното тегло

Теглото на тяло ($P$), което е в покой в инерционна отправна система, е еквивалентно на действащата върху него сила на гравитацията и е пропорционално на масата $m$, както и на ускорението на свободното падане $g$ в дадена точка.

Забележка 1

Гравитационното ускорение ще зависи от височината над земната повърхност, както и от географските координати на точката на измерване.

Резултатът от ежедневното въртене на Земята е намаляване на теглото по ширина. Така че на екватора теглото ще бъде по-малко в сравнение с полюсите.

Друг фактор, влияещ върху стойността на $g$, могат да се считат за гравитационни аномалии, които се дължат на особеностите на структурата на земната повърхност. Когато тялото се намира близо до друга планета (не Земята), ускорението на свободното падане често се определя от масата и размера на тази планета.

Състоянието на безтегловност (безтегловност) ще настъпи, когато тялото е далеч от привличащия обект или е в свободно падане, тоест в ситуация, в която

$(g - w) = 0$.

Тяло с маса $m$, чието тегло се анализира, може да бъде обект на прилагане на определени допълнителни сили, косвено поради наличието на гравитационно поле, по-специално силата на Архимед и силата на триене.

Разлика между телесното тегло и гравитацията

Забележка 2

Гравитацията и теглото са две различни концепции, включени пряко в теорията на гравитационното поле на физиката. Тези две напълно различни понятия често се разбират погрешно и се използват в грешен контекст.

Тази ситуация се утежнява от факта, че в стандартното разбиране на понятието маса (което означава свойството на материята) и теглото също ще се възприемат като идентични. Поради тази причина правилното разбиране на гравитацията и теглото се счита за много важно за научната общност.

Често тези две почти сходни понятия се използват взаимозаменяемо. Силата, която е насочена към обект от Земята или друга планета в нашата Вселена (в по-широк смисъл - всяко астрономическо тяло), ще представлява силата на гравитацията:

Силата, с която тялото има пряк ефект върху опората или вертикалното окачване и ще се счита за теглото на тялото, обозначено като $W$ и представляващо векторно насочена величина.

Атомите (молекулите) на тялото ще бъдат отблъснати от основните частици. Резултатът от този процес е:

изпълнение на частична деформация не само на опората, но и на обекта;
появата на еластични сили;
промяна в определени ситуации (в малка степен) на формата на тялото и опората, която ще се случи на макро ниво;
появата на сила на реакция на опората с появата на еластична сила, успоредна на повърхността на тялото, която се превръща в отговор на опората (това ще представлява тежестта).