Формула ваги

У побуті та повсякденному житті поняття "маса" і "вага" абсолютно ідентичні, хоча семантичне їх значення принципово різне. Запитуючи "Який у тебе вага?" ми маємо на увазі "Скільки в тебе кілограмів?". Проте на запитання, за допомогою якого ми намагаємося з'ясувати цей факт, відповідь дається не в кілограмах, а в ньютонах. Доведеться повернутися до шкільного курсі фізики.

Вага тіла - величина, що характеризує силу, з якою тіло тисне на опору або підвіс.

Для порівняння, маса тіла раніше грубо визначалася як "кількість речовини", сучасне визначення звучить таким чином:

Маса - фізична величина, що відображає здатність тіла до інерції і є мірою його гравітаційних властивостей.

Поняття маси взагалі дещо ширше представленого тут, однак наше завдання полягає дещо в іншому. Цілком достатньо усвідомити факт дійсного відмінності між масою і вагою.

Крім того, одиниця вимірювання маси - кілограми, а ваги (як виду сили) - ньютони.

І, мабуть, найголовніша відмінність ваги від маси містить в собі сама формула ваги, яка виглядає наступним чином:

P = mg

де P - власне вага тіла (в Ньютона), m - його маса в кілограмах, а g - прискорення вільного падіння, яке прийнято виражати у вигляді 9,8 Н / кг.

Іншими словами, формула ваги може бути зрозуміла на такому прикладі:

Гиря масою 1 кг підвішена до нерухомого динамометру, з тим, щоб визначити її вагу. Оскільки тіло, та й сам динамометр, знаходяться у спокої, то сміливо можна множити його масу на прискорення вільного падіння. Маємо: 1 (кг) х 9,8 (Н / кг) = 9,8 Н. Саме з такою силою діє гиря на підвіс динамометра. Звідси зрозуміло, що вага тіла дорівнює силі тяжіння. Однак це не завжди так.

Саме час зробити важливе зауваження. Формула ваги дорівнює силі формулою тяжкості лише у випадках, коли:

• тіло знаходиться в стан спокою;
• на тіло не діє сила Архімеда (виштовхуюча сила). Цікавий факт, що стосується викидає сили: відомо, що тіло, занурене у воду, витісняє об'єм води, рівний своєму вазі. Але воно не просто виштовхує воду, тіло стає "легше" на обсяг витісненої води. Ось чому підняти у воді дівчину масою 60 кг можна жартома і сміючись, а на поверхні це зробити куди складніше.

При нерівномірному русі тіла, тобто коли тіло спільно з підвісом рухаються з прискоренням a,змінює свій вигляд і формула ваги. Фізика явища змінюється незначно, але у формулі такі зміни знаходять наступне відображення:

P = m (g-a).

Як можна замінити за формулою, вага може бути негативним, але для цього прискорення, з яким рухається тіло, має бути більше прискорення вільного падіння. І тут знову важливо відрізняти вага від маси: негативний вагу не впливає на масу (властивості тіла залишаються ті ж), однак він фактично стає спрямований у протилежний бік.

Хорош приклад з прискореним ліфтом: при його різкому прискоренні на нетривалий час створюється враження "притягання до стелі". З таким відчуттям, звичайно, зіткнутися досить просто. Набагато складніше відчути стан невагомості, яке повною мірою відчувають космонавти на орбіті.

Невагомість - по суті, відсутність ваги. Для того щоб таке було можливим, прискорення, з яким рухається тіло, має дорівнювати горезвісному усоренію g (9,8 Н / кг). Домогтися такого ефекту найпростіше на навколоземній орбіті. Гравітація, тобто тяжіння, як і раніше діє на тіло (супутник), проте вона нехтує мала. А прискорення дрейфуючого по орбіті супутника також прагне до нуля. Тут-то і виникає ефект відсутності ваги, оскільки тіло взагалі не стикається ні з опорою, ні з підвісом, а попросту ширяє в повітрі.

Частково з таким ефектом можна зіткнутися при зльоті літака. На секунду виникає відчуття підвішеності в повітрі: у цей момент прискорення, з яким рухається літак, дорівнює прискоренню вільного падіння.

Знову повертаючись до відмінностей ваги і маси, важливо пам'ятати, що формула ваги тіла відрізняється від формули маси, яка виглядає як:

m =rho- / V,

тобто щільність речовини, поділена на його обсяг.