Drømmetydning av Udilova 

Kroppsvekt på en horisontal overflate. Vektkraft, formler. Viktige formler for beregning av kroppsvekt












Tilbake fremover

Merk følgende! Lysbildeforhåndsvisninger er kun til informasjonsformål og representerer kanskje ikke alle funksjonene i presentasjonen. Hvis du er interessert i dette arbeidet, last ned fullversjonen.

Denne presentasjonen er ment å hjelpe elever i 9-10 klassetrinn når de forbereder temaet "Kroppsvekt".

Presentasjonens mål:

  1. Gjenta og utdype begrepene: "tyngdekraft"; "kroppsvekt"; "vektløshet".
  2. Fokuser elevenes oppmerksomhet på at tyngdekraft og kroppsvekt er forskjellige krefter.
  3. Lær elevene å bestemme vekten til en kropp som beveger seg vertikalt.

I hverdagen bestemmes kroppsvekten av veiing. Fra fysikkkurset i 7. klasse vet vi at tyngdekraften er direkte proporsjonal med massen til en kropp. Derfor identifiseres vekten til en kropp ofte med dens masse eller tyngdekraft. Fra et fysikksynspunkt er dette en grov feil. Kroppsvekt er en kraft, men tyngdekraft og kroppsvekt er forskjellige krefter.

Tyngdekraften er et spesielt tilfelle av manifestasjonen av kreftene til universell tyngdekraft. Derfor er det hensiktsmessig å minne om loven om universell gravitasjon, samt det faktum at gravitasjonskraften manifesterer seg når legemer eller en av legene har enorme masser (lysbilde 2).

Når man anvender loven om universell gravitasjon for terrestriske forhold (lysbilde 3), kan planeten betraktes som en homogen ball, og små kropper nær overflaten som punktmasser. Jordens radius er 6400 km. Jordens masse er 6∙10 24 kg.

= ,
hvor g er akselerasjonen av fritt fall.

Nær jordens overflate g = 9,8 m/s 2 ≈ 10 m/s 2.

Kroppsvekt er kraften som denne kroppen virker på en horisontal støtte eller strekker en suspensjon.


Figur 1

I fig. Figur 1 viser en kropp på en støtte. Støttereaksjonskraften N (F-kontroll) påføres ikke støtten, men kroppen plassert på den. Modulen til bakkereaksjonskraften er lik vektmodulen i henhold til Newtons tredje lov. Kroppsvekt er et spesielt tilfelle av manifestasjonen av elastisitet. Den viktigste egenskapen til vekt er at verdien avhenger av akselerasjonen som støtten eller fjæringen beveger seg med. Vekt er lik tyngdekraften bare for en kropp i hvile (eller en kropp som beveger seg med konstant hastighet). Hvis kroppen beveger seg med akselerasjon, kan vekten være større eller mindre enn tyngdekraften, og til og med lik null.

Presentasjonen, ved å bruke eksempelet på å løse oppgave 1, undersøker forskjellige tilfeller av å bestemme vekten til en last som veier 500 g hengt opp fra en dynamometerfjær, avhengig av bevegelsens art:

a) lasten løftes opp med en akselerasjon på 2 m/s 2 ;
b) lasten senkes ned med en akselerasjon på 2 m/s 2 ;
c) lasten løftes jevnt opp;
d) vekten faller fritt.

Oppgaver for å beregne kroppsvekt er inkludert i "Dynamikk"-delen. Løsningen av dynamikkproblemer er basert på bruk av Newtons lover med påfølgende projeksjon på utvalgte koordinatakser. Dette bestemmer rekkefølgen av handlinger.

  1. Det lages en tegning som viser kreftene som virker på kroppen(e) og akselerasjonsretningen. Hvis akselerasjonsretningen er ukjent, velges den vilkårlig, og løsning av oppgaven gir svar om riktigheten av valget.
  2. Skriv Newtons andre lov i vektorform.
  3. Velg akser. Vanligvis er det praktisk å rette en av aksene langs kroppens akselerasjonsretning, og den andre - vinkelrett på akselerasjonen. Valget av akser bestemmes av bekvemmelighetshensyn: slik at uttrykkene for projeksjonene av Newtons lover skulle ha den enkleste formen.
  4. Vektorligningene oppnådd i projeksjoner på aksene er supplert med relasjoner som oppstår fra teksten til problembetingelsene. For eksempel likninger av kinematiske relasjoner, definisjoner av fysiske størrelser, Newtons tredje lov.
  5. Ved å bruke det resulterende ligningssystemet prøver de å svare på spørsmålet om problemet.

Ved å sette opp animasjon i en presentasjon kan du legge vekt på handlingssekvensen når du løser problemer. Dette er viktig, siden ferdighetene oppnådd ved å løse problemer for å beregne kroppsvekt vil være nyttige for studenter når de studerer andre emner og deler av fysikk.

Løsning på oppgave 1.

1a. Kroppen beveger seg med en akselerasjon på 2 m/s 2 oppover (slide 7).


Fig.2

1b. Kroppen beveger seg med akselerasjon nedover (slide 8). Vi retter OY-aksen nedover, så skifter projeksjonene av tyngdekraft og elastisitet i ligning (2) fortegn, og det ser slik ut:

(2) mg – F-kontroll = ma.

Derfor er P = m(g-a) = 0,5 kg∙(10 m/s 2 - 2 m/s 2) = 4 N.

1. århundre Med jevn bevegelse (lysbilde 9), har ligning (2) formen:

(2) mg – F-kontroll = 0, fordi det ikke er noen akselerasjon.

Derfor er P = mg = 5 N.

1 år I fritt fall = (lysbilde 10). La oss bruke resultatet av å løse oppgave 1b:

P = m(g – a) = 0,5 kg(10 m/s 2 – 10 m/s 2) = 0 H.

Tilstanden der kroppsvekten er null kalles vektløshetstilstanden.

Bare tyngdekraften virker på kroppen.

Når vi snakker om vektløshet, bør det bemerkes at astronauter opplever en langvarig tilstand av vektløshet under flyging med romfartøyets motorer slått av.

skip, og for å oppleve en kortvarig tilstand av vektløshet, trenger du bare å hoppe. En løpende person i det øyeblikket føttene ikke berører bakken er også i en tilstand av vektløshet.

Presentasjonen kan brukes i klassen for å forklare temaet "Kroppsvekt". Avhengig av forberedelsesnivået til klassen kan det hende at elevene ikke får tilbud om alle lysbildene med løsninger på oppgave 1. For eksempel i klasser med økt motivasjon for å studere fysikk er det nok å forklare hvordan man beregner vekten til en kropp som beveger seg med oppadgående akselerasjon (oppgave 1a), og de resterende problemene (b, c, d) sørger for uavhengig beslutning med etterfølgende verifisering. Elevene skal prøve å trekke konklusjoner oppnådd som et resultat av å løse oppgave 1 på egenhånd.

Konklusjoner (lysbilde 11).

  1. Kroppsvekt og tyngdekraft er forskjellige krefter. De har forskjellig natur. Disse kreftene påføres forskjellige kropper: tyngdekraften - til kroppen; kroppsvekt - til støtten (suspensjon).
  2. Vekten til et legeme faller sammen med tyngdekraften bare når kroppen er stasjonær eller beveger seg jevnt og rettlinjet, og andre krefter, bortsett fra tyngdekraften og reaksjonen til støtten (suspensjonsspenning), virker ikke på den.
  3. Vekten til et legeme er større enn tyngdekraften (P > mg) hvis akselerasjonen til kroppen er rettet i motsatt retning av tyngderetningen.
  4. Kroppsvekt er mindre enn tyngdekraften (P< mg), если ускорение тела совпадает по направлению с силой тяжести.
  5. Tilstanden der kroppsvekten er null kalles vektløshetstilstanden. En kropp er i en tilstand av vektløshet når den beveger seg med tyngdeakselerasjonen, det vil si når bare tyngdekraften virker på den.

Oppgave 2 og 3 (lysbilde 12) kan tilbys elevene som lekser.

Presentasjonen "Kroppsvekt" kan brukes til fjernundervisning. I dette tilfellet anbefales det:

  1. når du ser på presentasjonen, skriv ned løsningen på oppgave 1 i notatboken;
  2. løse problemer 2, 3 selvstendig ved å bruke handlingssekvensen som er foreslått i presentasjonen.

En presentasjon om emnet "Kroppsvekt" lar deg vise teorien om å løse problemer på dynamikk i en interessant, tilgjengelig tolkning. Presentasjonen aktiverer den kognitive aktiviteten til elevene og lar dem danne den riktige tilnærmingen til å løse fysiske problemer.

Litteratur:

  1. Grinchenko B.I. Fysikk 10-11. Problemløsningsteori. For videregående elever og de som begynner på universiteter. – Velikiye Luki: Velikiye Luki City Printing House, 2005.
  2. Gendenshtein L.E. Fysikk. Karakter 10. Klokken 2 Ch 1./L.E. Gendenshtein, Yu.I. Dick. – M.: Mnemosyne, 2009.
  3. Gendenshtein L.E. Fysikk. Karakter 10. Klokken 2 Del 2. Oppgavebok./L.E. Gendenshtein, L.A. Kirik, I.M. Gelgafgat, I.Yu. Nenashev. - M.: Mnemosyne, 2009.

Internett-ressurser:

  1. images.yandex.ru
  2. videocat.chat.ru

I hverdagen er begrepene "masse" og "vekt" helt identiske, selv om deres semantiske betydning er fundamentalt forskjellig. Spør "Hva veier du?" vi mener "Hvor mange kilo er du?" Men på spørsmålet som vi prøver å finne ut av dette faktum, er svaret ikke gitt i kilogram, men i newton. Jeg må tilbake til skolens fysikk.

Kroppsvekt- en mengde som karakteriserer kraften som kroppen utøver press på støtten eller opphenget med.

Til sammenligning, kroppsmasse tidligere grovt definert som "mengde substans", er den moderne definisjonen:

Vekt - en fysisk størrelse som gjenspeiler en kropps evne til treghet og er et mål på dens gravitasjonsegenskaper.

Massebegrepet generelt er noe bredere enn det som presenteres her, men vår oppgave er noe annerledes. Det er ganske nok å forstå faktumet om den virkelige forskjellen mellom masse og vekt.

I tillegg er de kilo, og vekter (som en type kraft) er newton.

Og kanskje den viktigste forskjellen mellom vekt og masse finnes i selve vektformelen, som ser slik ut:

der P er kroppens faktiske vekt (i Newton), m er massen i kilogram, og g er akselerasjonen, som vanligvis uttrykkes som 9,8 N/kg.

Med andre ord, vektformelen kan forstås ved å bruke dette eksemplet:

Vekt masse 1 kg henges opp fra et stasjonært dynamometer for å bestemme dens vekt. Siden kroppen, og selve dynamometeret, er i ro, kan vi trygt multiplisere massen med akselerasjonen av fritt fall. Vi har: 1 (kg) x 9,8 (N/kg) = 9,8 N. Det er med denne kraften at vekten virker på dynamometeropphenget. Av dette er det klart at kroppsvekten er lik Dette er imidlertid ikke alltid tilfelle.

Det er på tide å komme med et viktig poeng. Vektformelen tilsvarer tyngdekraften bare i tilfeller der:

  • kroppen er i ro;
  • Arkimedeskraften (oppdriftskraften) virker ikke på kroppen. Et interessant faktum er at en kropp nedsenket i vann fortrenger et volum vann som tilsvarer vekten. Men det presser ikke bare ut vann; kroppen blir "lettere" av volumet av fortrengt vann. Det er derfor du kan løfte en jente som veier 60 kg i vann ved å spøke og le, men på overflaten er det mye vanskeligere å gjøre.

Når kroppen beveger seg ujevnt, dvs. når karosseriet og fjæringen beveger seg med akselerasjon en, endrer utseende og vektformel. Fysikken til fenomenet endres litt, men i formelen reflekteres slike endringer som følger:

P=m(g-a).

Som kan erstattes av formelen, kan vekten være negativ, men for dette må akselerasjonen som kroppen beveger seg med være større enn tyngdeakselerasjonen. Og her er det igjen viktig å skille vekt fra masse: negativ vekt påvirker ikke massen (egenskapene til kroppen forblir de samme), men den blir faktisk rettet i motsatt retning.

Et godt eksempel er med en akselerert heis: når den akselererer kraftig, skaper den inntrykk av å bli "trukket mot taket" for en kort stund. Det er selvfølgelig ganske lett å møte en slik følelse. Det er mye vanskeligere å oppleve tilstanden av vektløshet, som føles fullt ut av astronauter i bane.

Null gravitasjon - i hovedsak mangel på vekt. For at dette skal være mulig må akselerasjonen som kroppen beveger seg med være lik den notoriske akselerasjonen g (9,8 N/kg). Den enkleste måten å oppnå denne effekten på er i lav bane rundt jorden. Tyngdekraften, dvs. attraksjon virker fortsatt på kroppen (satellitt), men den er ubetydelig. Og akselerasjonen til en satellitt som driver i bane har også en tendens til null. Det er her effekten av fraværet av vekt oppstår, siden kroppen ikke kommer i kontakt med hverken støtten eller fjæringen, men bare flyter i luften.

Delvis kan denne effekten oppstå når et fly tar av. For et sekund er det en følelse av å være suspendert i luften: i dette øyeblikket er akselerasjonen som flyet beveger seg med lik tyngdeakselerasjonen.

Tilbake til forskjellene igjen vekt Og masser, Det er viktig å huske at formelen for kroppsvekt er forskjellig fra formelen for masse, som ser ut som :

m= ρ/V,

det vil si tettheten til et stoff delt på volumet.

Vi bruker ofte setninger som: «En pakke søtsaker veier 250 gram» eller «Jeg veier 52 kilo». Bruken av slike tilbud er automatisk. Men hva er vekt? Hva består den av og hvordan beregnes den?

Først må du forstå at det er feil å si: "Denne gjenstanden veier X kilo." I fysikk er det to forskjellige konsepter - masse og vekt. Massen måles i kilogram, gram, toner osv., og kroppsvekten beregnes i newton. Så når vi for eksempel sier at vi veier 52 kilo, mener vi faktisk masse, ikke vekt.

Vekt i fysikk

Vekt – det er et mål på kroppens treghet. Jo mer inert en kropp er, jo lengre tid vil det ta å gi den fart. Grovt sett, jo høyere masseverdien er, desto vanskeligere er det å flytte et objekt. I International System of Units måles masse i kilo. Men det måles også i andre enheter, for eksempel;

  • unse;
  • lb;
  • stein;
  • amerikanske tonn;
  • engelsk tonn;
  • gram;
  • milligram og så videre.

Når vi sier ett, to, tre kilo, sammenligner vi massen med en referansemasse (hvor prototypen er i Frankrike i BIPM). Messe er betegnet med m.

Vekt – dette er kraften som virker på opphenget eller støtte på grunn av et objekt tiltrukket av tyngdekraften. Det er en vektormengde, som betyr at den har en retning (som alle krefter), i motsetning til masse (en skalær mengde). Retningen går alltid til jordens sentrum (på grunn av tyngdekraften). For eksempel, hvis vi sitter på en stol hvis sete er parallelt med jorden, så er kraftvektoren rettet rett ned. Vekt er betegnet med P og beregnet i newton [N].

Hvis kroppen er i bevegelse eller hviler, så er tyngdekraften (Fgravity) som virker på kroppen lik vekten. Dette er sant hvis bevegelsen skjer langs en rett linje i forhold til jorden, og den har konstant hastighet. Vekt virker på støtten, og tyngdekraften virker på selve kroppen (som er plassert på støtten). Dette er forskjellige mengder, og uavhengig av at de er like i de fleste tilfeller, bør de ikke forveksles.

Tyngdekraften- dette er resultatet av kroppens tiltrekning til bakken, vekt er effekten av kroppen på støtten. Siden kroppen bøyer (deformerer) støtten med sin vekt, oppstår en annen kraft, den kalles den elastiske kraften (Fel). Newtons tredje lov sier at legemer samhandler med hverandre med krefter av samme størrelse, men forskjellige i vektor. Det følger av dette at for den elastiske kraften må det være en motsatt kraft, og denne kalles støttereaksjonskraften og betegnes N.

Modulo |N|=|P|. Men siden disse kreftene er flerveis, får vi, når modulen åpnes, N = - P. Det er derfor vekten kan måles med et dynamometer, som består av en fjær og en skala. Hvis du henger en last på denne enheten, vil fjæren strekke seg til et visst merke på skalaen.

Hvordan måle kroppsvekt

Newtons andre lov sier at akselerasjon er lik kraft delt på masse. Således er F=m*a. Siden Ft er lik P (hvis kroppen er i ro eller beveger seg i en rett linje (i forhold til jorden) med samme hastighet), vil P av kroppen være lik produktet av masse og akselerasjon (P=m *en).

Vi vet hvordan vi finner masse, og vi vet hva vekten til en kropp er, det gjenstår bare å finne ut akselerasjonen. Akselerasjon er en fysisk vektormengde som angir endringen i hastigheten til et legeme per tidsenhet. For eksempel beveger et objekt seg det første sekundet med en hastighet på 4 m/s, og i det andre sekundet øker hastigheten til 8 m/s, noe som betyr at akselerasjonen er lik 2. I følge det internasjonale enhetssystemet, akselerasjon beregnes i meter per sekund i kvadrat [m/s 2 ].

Hvis du plasserer en kropp i et spesielt miljø der det ikke er luftmotstandskraft - vakuum, og fjerner støtten, vil objektet begynne å fly med jevn akselerasjon. Navnet på dette fenomenet er tyngdeakselerasjon, som er betegnet med g og beregnes i meter per sekund i kvadrat [m/s 2 ].

Det er interessant at akselerasjon ikke avhenger av kroppens masse, noe som betyr at hvis vi kaster et stykke papir og en vekt på jorden under spesielle forhold der det ikke er luft (vakuum), vil disse gjenstandene lande ved samme tid. Siden bladet har stor overflate og relativt liten masse, må det møte mye luftmotstand for å falle . Dette skjer ikke i et vakuum., og derfor vil en penn, et stykke papir, en vekt, en kanonkule og andre gjenstander fly med samme hastighet og falle samtidig (forutsatt at de begynner å fly samtidig og starthastigheten er null ).

Siden jorden har formen av en geoide (eller på annen måte en ellipsoide), og ikke en ideell sfære, er tyngdeakselerasjonen i forskjellige deler av jorden forskjellig. For eksempel er den ved ekvator 9,832 m/s 2 , og ved polene 9,780 m/s 2 . Dette skjer fordi i noen deler av jorden er avstanden til kjernen større, og i andre mindre. Jo nærmere et objekt er sentrum, jo ​​sterkere tiltrekkes det. Jo lenger objektet er, jo mindre gravitasjon er det. Vanligvis, på skolen, rundes denne verdien av til 10, dette gjøres for å lette beregningene. Hvis det er nødvendig å måle mer nøyaktig (i ingeniør- eller militære anliggender, og så videre), blir spesifikke verdier tatt.

Dermed vil formelen for beregning av kroppsvekt se slik ut: P=m*g.

Eksempler på problemer for beregning av kroppsvekt

Første oppgave. En last som veier 2 kilo legges på bordet. Hva er vekten på lasten?

For å løse dette problemet trenger vi en formel for å beregne vekten P=m*g. Vi kjenner kroppens masse, og akselerasjonen på grunn av tyngdekraften er omtrent 9,8 m/s 2 . Vi erstatter disse dataene i formelen og får P=2*9,8=19,6 N. Svar: 19,6 N.

Andre oppgave. En parafinkule med et volum på 0,1 m 3 ble plassert på bordet. Hva er vekten på ballen?

Dette problemet må løses i følgende rekkefølge;

  1. Først må vi huske vektformelen P=m*g. Vi kjenner akselerasjonen - 9,8 m/s 2 . Det gjenstår bare å finne massen.
  2. Masse beregnes ved hjelp av formelen m=p*V, hvor p er tetthet og V er volum. Tettheten av parafin kan sees i tabellen;
  3. Det er nødvendig å erstatte verdiene i formelen for å finne massen. m=900*0,1=90 kg.
  4. Nå erstatter vi verdiene i den første formelen for å finne vekten. P=90*9,9=882 N.

Svar: 882 N.

Video

Denne videoleksjonen dekker temaet tyngdekraft og kroppsvekt.

I tidligere leksjoner diskuterte vi hva kraften til universell gravitasjon er og dens spesielle tilfelle - tyngdekraften som virker på kropper som befinner seg på jorden.

Tyngdekraften er en kraft som virker på ethvert materielllegeme som befinner seg nær jordoverflaten eller et annet astronomisk legeme. Tyngdekraften spiller en viktig rolle i livene våre, siden alt som omgir oss er underlagt dens innflytelse. I dag skal vi se på en annen kraft, som oftest er forbundet med tyngdekraften. Denne kraften er kroppsvekt. Tema for dagens leksjon: «Kroppsvekt. Vektløshet"

Under påvirkning av en elastisk kraft som påføres kroppens øvre kant, deformeres også denne kroppen, og en annen elastisk kraft oppstår på grunn av deformasjonen av kroppen. Denne kraften påføres den nedre kanten av fjæren. I tillegg er den lik fjærens elastiske kraft og er rettet nedover. Det er denne elastiske kraften til kroppen som vi vil kalle dens vekt, det vil si at vekten av kroppen påføres fjæren og rettes nedover.

Etter at oscillasjonene til kroppen på fjæren dør ut, vil systemet nå en likevektstilstand der summen av kreftene som virker på kroppen vil være lik null. Dette betyr at tyngdekraften er like stor og motsatt i retning av fjærens elastiske kraft (fig. 2). Sistnevnte er lik i størrelse og motsatt i retning av vekten av kroppen, som vi allerede har funnet ut. Dette betyr at tyngdekraften er lik vekten av kroppen. Dette forholdet er ikke universelt, men i vårt eksempel er det rettferdig.

Ris. 2. Vekt og tyngdekraft ()

Formelen ovenfor betyr ikke at tyngdekraft og vekt er det samme. Disse to kreftene er forskjellige i naturen. Vekt er den elastiske kraften som påføres suspensjonen fra siden av kroppen, og tyngdekraften er kraften som påføres kroppen fra siden av jorden.

Ris. 3. Vekt og tyngdekraft til kroppen på opphenget og på støtten ()

La oss finne ut noen funksjoner ved vekt. Vekt er kraften som et legeme trykker på en støtte eller strekker en suspensjon, det følger at hvis kroppen ikke er opphengt eller ikke festet til en støtte, så er vekten null. Denne konklusjonen virker motstridende med vår hverdagserfaring. Imidlertid har den ganske greie fysiske eksempler.

Hvis fjæren med kroppen hengende fra den frigjøres og tillates å falle fritt, vil dynamometerindikatoren vise en nullverdi (fig. 4). Grunnen til dette er enkel: lasten og dynamometeret beveger seg med samme akselerasjon (g) og samme null starthastighet (V 0). Den nedre enden av fjæren beveger seg synkront med belastningen, mens fjæren ikke deformeres og det oppstår ingen elastisk kraft i fjæren. Følgelig er det ingen motelastisk kraft, som er vekten av kroppen, det vil si at kroppen ikke har vekt, eller er vektløs.

Ris. 4. Fritt fall av en fjær med en kropp hengende fra den ()

Tilstanden av vektløshet oppstår på grunn av det faktum at under jordiske forhold gir tyngdekraften samme akselerasjon til alle legemer, den såkalte tyngdeakselerasjonen. For vårt eksempel kan vi si at lasten og dynamometeret beveger seg med samme akselerasjon. Hvis bare tyngdekraften eller bare den universelle gravitasjonskraften virker på en kropp, så er denne kroppen i en tilstand av vektløshet. Det er viktig å forstå at i dette tilfellet forsvinner bare vekten av kroppen, men ikke tyngdekraften som virker på denne kroppen.

Tilstanden av vektløshet er ikke eksotisk, mange av dere har opplevd det ganske ofte - enhver person som spretter eller hopper fra hvilken som helst høyde er i en tilstand av vektløshet frem til landingsøyeblikket.

La oss vurdere tilfellet når dynamometeret og kroppen festet til fjæren beveger seg nedover med en viss akselerasjon, men ikke faller fritt. Dynamometeravlesningene vil avta sammenlignet med avlesningene med stasjonær belastning og fjær, noe som betyr at kroppsvekten har blitt mindre enn den var i hvile. Hva er årsaken til denne nedgangen? La oss gi en matematisk forklaring basert på Newtons andre lov.

Ris. 5. Matematisk forklaring av kroppsvekt ()

To krefter virker på kroppen: tyngdekraften, rettet nedover, og den elastiske kraften til fjæren, rettet oppover. Disse to kreftene gir akselerasjon til kroppen. og bevegelsesligningen vil være:

La oss velge y-aksen (fig. 5), siden alle krefter er rettet vertikalt, er en akse nok for oss. Som et resultat av å projisere og overføre begrepene, får vi at modulen til den elastiske kraften vil være lik:

ma = mg - F kontroll

F-kontroll = mg - ma,

hvor på venstre og høyre side av ligningen er projeksjonene av kreftene spesifisert i Newtons andre lov på y-aksen. I følge definisjonen er den absolutte vekten til et legeme lik den elastiske kraften til fjæren, og ved å erstatte dens verdi får vi:

P = F-kontroll = mg - ma = m(g - a)

Vekten til en kropp er lik produktet av kroppsmassen og akselerasjonsforskjellen. Fra den resulterende formelen er det klart at hvis akselerasjonsmodulen til et legeme er mindre enn akselerasjonsmodulen til tyngdekraften, så er vekten til kroppen mindre enn tyngdekraften, det vil si vekten til et legeme som beveger seg ved en akselerert hastigheten er mindre enn vekten av en kropp i hvile.

La oss vurdere tilfellet når en kropp med en vekt beveger seg raskt oppover (fig. 6).

Dynamometernålen vil vise en verdi av kroppsvekt som er større enn belastningen i hvile.

Ris. 6. Kroppen med vekten beveger seg raskt oppover ()

Kroppen beveger seg oppover, og akselerasjonen er rettet i samme retning, derfor må vi endre tegnet på akselerasjonsprojeksjonen på y-aksen.

Fra formelen er det klart at nå er kroppens vekt større enn tyngdekraften, det vil si større enn vekten av kroppen i hvile.

Økningen i kroppsvekt forårsaket av dens akselererte bevegelse kalles overbelastning.

Dette gjelder ikke bare for en kropp opphengt på en fjær, men også for en kropp montert på en støtte.

La oss se på et eksempel der en kropp endres under sin akselererte bevegelse (fig. 7).

Bilen beveger seg langs en bro med en konveks bane, det vil si langs en buet bane. Vi vil betrakte formen på broen som en sirkelbue. Fra kinematikk vet vi at bilen beveger seg med sentripetalakselerasjon, hvis størrelse er lik kvadratet på hastigheten delt på krumningsradiusen til broen. I øyeblikket er den på det høyeste punktet, vil denne akselerasjonen bli rettet vertikalt nedover. I følge Newtons andre lov blir denne akselerasjonen gitt til bilen av den resulterende tyngdekraften og bakkens reaksjonskraft.

La oss velge koordinataksen y, rettet vertikalt oppover, og skrive denne ligningen i projeksjon på den valgte aksen, erstatte verdiene og utføre transformasjonene:

Ris. 7. Det høyeste punktet på bilen ()

Vekten til en bil, i henhold til Newtons tredje lov, er lik i modul med støttereaksjonskraften (), mens vi ser at vektmodulen til bilen er mindre enn tyngdekraften, det vil si mindre enn vekten til en stillestående bil.

Når den skytes opp fra jorden, beveger en rakett seg vertikalt oppover med akselerasjon a=20 m/s 2 . Hva er vekten til pilot-kosmonauten i rakettkabinen hvis hans masse er m=80 kg?

Det er ganske åpenbart at akselerasjonen til raketten er rettet oppover, og for å løse det må vi bruke kroppsvektformelen for tilfellet med overbelastning (fig. 8).

Ris. 8. Illustrasjon for problemet

Det skal bemerkes at hvis en stasjonær kropp i forhold til jorden har en vekt på 2400 N, er dens masse 240 kg, det vil si at astronauten føles tre ganger mer massiv enn han faktisk er.

Vi analyserte begrepet kroppsvekt, fant ut de grunnleggende egenskapene til denne mengden og oppnådde formler som lar oss beregne vekten til en kropp som beveger seg med akselerasjon.

Hvis et legeme beveger seg vertikalt nedover, og akselerasjonsmodulen er mindre enn tyngdeakselerasjonen, reduseres vekten av kroppen sammenlignet med verdien av vekten til et stasjonært legeme.

Hvis en kropp beveger seg vertikalt oppover i en akselerert hastighet, øker vekten og kroppen opplever en overbelastning.

Bibliografi

  1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fysikk (grunnnivå) - M.: Mnemosyne, 2012.
  2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. Fysikk 10. klasse. - M.: Mnemosyne, 2014.
  3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fysikk - 9, Moskva, utdanning, 1990.

Hjemmelekser

  1. Definer kroppsvekt.
  2. Hva er forskjellen mellom kroppsvekt og tyngdekraft?
  3. Når oppstår tilstanden av vektløshet?
  1. Internettportal Physics.kgsu.ru ().
  2. Internettportal Festival.1september.ru ().
  3. Internett-portalen Terver.ru ().

Definisjon 1

Vekt representerer kraften av kroppens påvirkning på en støtte (oppheng eller annen type feste), som forhindrer fall og oppstår i tyngdefeltet. SI-vektenheten er newton.

Kroppsvektkonsept

Konseptet "vekt" som sådan anses ikke som nødvendig i fysikk. Så det blir sagt mer om kroppens masse eller styrke. En mer meningsfull størrelse anses å være påvirkningskraften på støtten, som kunnskap om for eksempel kan hjelpe til å vurdere en strukturs evne til å holde kroppen under studie under gitte forhold.

Vekt kan måles ved hjelp av fjærvekter, som også tjener til indirekte å måle masse når de er riktig kalibrert. Samtidig trenger ikke spakskalaer dette, siden masser som er gjenstand for sammenligning i en slik situasjon er gjenstand for lik tyngdeakselerasjon eller summen av akselerasjoner i ikke-treghetsreferansesystemer.

Ved veiing med teknisk fjærvekt tas det vanligvis ikke hensyn til variasjoner i akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, siden påvirkningen ofte er mindre enn det som kreves i praksis med hensyn til veienøyaktighet. Til en viss grad kan resultatene av målingene reflekteres av kraften til Archimedes, forutsatt at kropper med forskjellig tetthet veies på vektvekter og deres komparative indikatorer.

Vekt og masse representerer ulike konsepter i fysikk. Dermed regnes vekten som en vektormengde som kroppen vil direkte påvirke den horisontale støtten eller vertikale opphenget med. Masse representerer samtidig en skalar mengde, et mål på tregheten til et legeme (treghetsmasse) eller en ladning av gravitasjonsfeltet (gravitasjonsmasse). Slike mengder vil også ha forskjellige måleenheter (i SI er masse angitt i kilogram, og vekt i newton).

Situasjoner med null vekt og ikke-null masse er også mulig (når vi snakker om samme kropp, for eksempel i null tyngdekraft, vil vekten til hver kropp være lik null, men massen vil være forskjellig for alle) .

Viktige formler for beregning av kroppsvekt

Vekten til et legeme ($P$), som er i ro i en treghetsreferanseramme, er lik tyngdekraften som virker på den og er proporsjonal med massen $m$, samt akselerasjonen av fritt fall $g$ på et gitt punkt.

Merknad 1

Tyngdeakselerasjonen vil avhenge av høyden over jordoverflaten, samt av de geografiske koordinatene til målepunktet.

Resultatet av jordens daglige rotasjon er en breddegradsreduksjon i vekt. Så ved ekvator vil vekten være mindre sammenlignet med polene.

En annen faktor som påvirker verdien av $g$ kan betraktes som gravitasjonsanomalier, som er forårsaket av de strukturelle egenskapene til jordens overflate. Når et legeme befinner seg i nærheten av en annen planet (ikke Jorden), bestemmes tyngdeakselerasjonen ofte av massen og størrelsen til denne planeten.

Tilstanden med fravær av vekt (vektløshet) vil oppstå når kroppen er fjernt fra det tiltrekkende objektet eller er i fritt fall, det vil si i en situasjon der

$(g – w) = 0$.

Et legeme med masse $m$, hvis vekt blir analysert, kan være gjenstand for påføring av visse tilleggskrefter, indirekte bestemt av tilstedeværelsen av et gravitasjonsfelt, spesielt Arkimedes-kraften og friksjonskraften.

Forskjellen mellom kroppsvektens kraft og tyngdekraften

Notat 2

Tyngdekraft og vekt er to forskjellige konsepter involvert direkte i gravitasjonsfeltteorien om fysikk. Disse to vidt forskjellige begrepene blir ofte feiltolket og brukt i feil kontekst.

Denne situasjonen forverres ytterligere av at i standardforståelsen av begrepet masse (som betyr en egenskap ved materie) og vekt også vil bli oppfattet som identiske. Det er av denne grunn at en korrekt forståelse av tyngdekraft og vekt anses som svært viktig i det vitenskapelige miljøet.

Ofte brukes disse to praktisk talt like konseptene om hverandre. Kraften som rettes mot et objekt fra Jorden eller en annen planet i universet vårt (i en bredere forstand - ethvert astronomisk legeme) vil representere tyngdekraften:

Kraften som kroppen utøver en direkte innvirkning på støtten eller den vertikale suspensjonen med vil bli betraktet som vekten av kroppen, betegnet som $W$ og representerer en vektorrettet mengde.

Atomene (molekylene) i kroppen vil frastøte partiklene i basen. Konsekvensen av denne prosessen er:

  • implementering av delvis deformasjon ikke bare av støtten, men også av objektet;
  • fremveksten av elastiske krefter;
  • en endring i visse situasjoner (i liten grad) i formen på kroppen og støtten, som vil skje på makronivå;
  • forekomsten av en støttereaksjonskraft med den parallelle forekomsten av en elastisk kraft på overflaten av kroppen, som blir en respons på støtten (dette vil representere vekt).