Формули за тегло за почиващо и ускоряващо тяло. Решаване на проблеми

От древни времена хората са забелязали, че всеки обект, изхвърлен нагоре, неизбежно пада на земята. Това явление в съвременната физика е описано в рамките на класическата механика с използването на концепцията за гравитационно привличане от нашата планета на всички околни тела. Телесното тегло е тясно свързано с гравитацията. В тази статия ще разгледаме тази физическа величина и ще дадем формули на теглото.

Какво е телесното тегло?

Преди да дадем тегловната формула във физиката, ние разглеждаме дефиницията на самото количество. Теглото е силата, с която тялото действа върху опората или разтяга окачването, към което е прикрепено. Това е основната разлика между телесното тегло и теглото. Последното е физическа характеристика на инерционните свойства на обектите. Масата е присъщо свойство на телата, но теглото е променлива стойност, тъй като зависи от характеристиките на гравитационното поле, в което се намира въпросното тяло.

Пример за ефекта на теглото е ситуацията, когато стоим на везните. Въпреки че последните са калибрирани по такъв начин, че показват маса в килограми, в действителност именно теглото, с което тялото ни упражнява натиск върху везните.

Друг пример е претеглянето на предмети с помощта на ръчен баланс на пружината, който се нарича галоп. Един предмет, окачен от устройството, простира пружината, докато силата на нейната еластичност балансира тежестта на тялото. Тези скали, както и предишните, са калибрирани в масов мащаб.

Формула за телесно тегло в покой

В средата на XVII век, наблюдавайки поведението на небесните тела (планети, естествени спътници, комети) и използвайки експериментални данни, Исак Нютон формулира закона на света. Благодарение на този закон стана възможно да се изчисли числено гравитационните сили, с които телата взаимодействат в природата. Според този закон гравитационната сила Ft на повърхността на всяка планета може да се изчисли по формулата:

Ft = m * g

Където m е масата на тялото, g е линейното ускорение, което планетата комуникира с всички тела, разположени близо до нея. За Земята тя е равна на 9,81 m / s ² . Веднага отбелязваме, че величината на g не зависи от масата, но тя зависи от разстоянието до планетата, намалявайки като своя квадрат.

Когато някое тяло с маса m е на повърхността, например, на масата е чаша вода, след което върху нея действат две сили:

• гравитация F _t ;
• поддържащи реакции N.

Тъй като тялото не се движи навсякъде и е в покой, двете сили са противоположни по посока и равни по величина, т.е.

• Ft = N

Според дефиницията на теглото формулата за нея е:

P = N = Ft = m * g

Тя е със силата F _{t, която} стъклото на водата притиска на масата.

Свободно падане и телесно тегло

Нека направим следния мисловен експеримент: да предположим, че камък с определена маса m е поставен в дървена кутия, след което е хвърлен от височина. Колко тежест ще има камъкът в процеса на свободното падане?

За да отговорите на този въпрос, напишете основното динамично уравнение. В този случай тя изглежда така:

m * a = Ft - N

Тук е ускорението, с което падат кутията и камъка. В случай на свободно падане, това ускорение е равно на g. Тогава получаваме:

m * g = m * g - N =>

N = 0

Това означава, че силата на реакцията на носителя е нула. Това заключение на уравнението на движение предполага, че камъкът по време на свободното падане няма да натисне дъното на кутията, т.е. неговото тегло ще бъде равно на нула. Тази ситуация се наблюдава в космическите станции, където центробежната сила и гравитацията балансират помежду си.

За движение с произволно ускорение надолу тегловната формула приема формата:

P = m * (a - g)

Решаване на проблеми

Известно е, че по време на пускането на ракетата неговото ускорение е 40 m / s ² . Необходимо е да се определи теглото на космонавта, който е в него, ако неговата маса е равна на 70 кг.

Първо, ние записваме втория закон на Нютон за въпросния проблем. Имаме:

m * a = N-m * g

Тук силата на гравитацията е насочена срещу ускорението, а реакцията на опората - по вектора на ускорението. От това равенство получаваме:

P = N = m * (g + a)

Подмяната на данните, ние откриваме, че теглото на астронавта по време на пускането на ракетата ще бъде равна на 3486.7 N. Ако астронавтът се качи на везните по време на изстрелването, те ще покажат стойността на своята маса от 355,4 кг.