Сила тяжести, вес тела, явление невесомости
24 апреля 2016
Наша сегодняшняя встреча посвящена удивительному свойству материи — гравитации (тяготению). Притяжение Земли настолько привычно и естественно, что мы его не замечаем. Но что мы знаем о земном тяготении?
Разберемся, как возникает, от чего зависит и как проявляется земная гравитация.
Сила тяжести
Взаимное притяжение всех тел во Вселенной было открыто Исааком Ньютоном. Это притяжение и получило название гравитационного взаимодействия.
Им же была установлена зависимость этих сил от массы взаимодействующих тел и расстояния между ними.
Чем больше масса тел, тем больше сила их притяжения. Зато с увеличением расстояния она уменьшается.
Для нас — землян особенно важна сила тяготения нашей планеты. Сила, с которой Земля притягивает к себе тело, принято называть силой тяжести.
Она убывает по мере удаления от земной поверхности и всегда направлена к центру Земли. То есть земной шар притягивает внешние тела так, как материальная точка. Наша планета слегка сплюснута у полюсов (около 27 км), и тяготение в этих точках, немного превышает притяжение на экваторе или в других широтах. Соответственно сила тяжести на вершине горы немного меньше чем у ее подножья.
Для обозначения этой силы используется символ Fтяж.
Вес тела, невесомость
Итак, сила тяжести это результат взаимодействия тел с Землей. Но в повседневной жизни мы часто используем понятие веса тела. Выясним, что это за величина.
₽
Гантели Matrix.
Легендарные гантели Matrix премиум класса. Проверенное качество.
Узнать больше
well-mir.ru
Для этого мысленно перенесемся в неподвижный лифт. Вес его пассажиров P будет равен силе тяжести (P = Fтяж). В поднимающемся с ускорением лифте, сила тяжести неизменна, а вот вес начнет увеличиваться. Это ощущается как увеличение давления со стороны опоры — пола. Лифт опускается, постепенно замедляя скорость. Давление опоры станет меньше, т.е. при неизменной силе тяжести вес уменьшается.
… Следы, оставленные человеком, животными или транспортом на влажном песке или снегу, как раз и подтверждают действие этих тел на опору.
Вес тела это та сила, с которой неподвижные тела действуют на опору или растягивают подвес.
Нужно помнить, что сила тяжести приложена к центру предмета, а вес — к опоре или подвесу.
Что произойдет с весом тела, если опора или подвес исчезнет? Тело начнет свободное падение. А поскольку исчезло сопротивление его дальнейшему движению, вес тела станет равным нулю. Для тел, находящихся в свободном падении, наступает состояние невесомости.
Невесом летящий парашютист до раскрытия парашюта, посетители аттракциона «американские горки» после прохождения наивысшей точки, и, вообще, каждый прыжок вверх это несколько секунд невесомости перед приземлением.
Но почему испытывают невесомость космонавты на орбите после выключения двигателей на космическом корабле? Взаимодействуя с Землей, эти космические объекты стремятся к свободному падению, но их горизонтальная скорость столь велика (около 8 км/c), что упасть они не могут и летят по своей орбите, описывая виток за витком вокруг Земли.
Влияние Архимедовой силы на вес тела
До сих пор мы рассматривали проявления силы тяжести, считая, что взаимодействие осуществляется в безвоздушной среде. А как наличие газа или жидкости повлияет на вес тела?
ответ на этот вопрос дал один из достойнейших сыновей древней Греции — Архимед еще 3 тысячи лет до нашей эры.
Учёный утверждал, что в результате взаимодействия тела со средой (жидкостью или газом) возникает выталкивающая сила, направленная вертикально вверх. Её численное значение равно весу жидкости, вытесненной телом.
Вес тела в жидкости или газе всегда меньше веса этого тела в вакууме на величину выталкивающей силы.
₽
Гантели Matrix.
Легендарные гантели Matrix премиум класса. Проверенное качество.
Узнать больше
well-mir.ru
Если же предмет герметично прижат ко дну Архимедова сила не возникает.
Масса
С понятием веса мы уже знакомы. Поговорим о массе:
Изначально под массой понимали количество вещества, заключённое в теле.
Затем была установлена её связь с инертностью. Чем больше масса, тем более инертно тело.
Она определяет и гравитационные особенности тела. Более массивные тела обладают большей силой тяготения.
Масса данного тела будет одинаковой как на Земле, так и на Луне или на любой другой планете. Она не зависит и от географической широты.
Для её обозначения используют букву m, измеряют в кг.
Вес же, как любая сила, измеряется в ньютонах (Н). Существует формула, связывающая массу и вес тела:
P = mg,
здесь g — ускорение свободного падения.
1. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярной этой поверхности.(“Какой Вопрос Можно Задать к Слову Давление? - Школьные ...,” n.d.) В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади. 2. Давление твердых тел Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно к которой она действует. Это утверждение подтверждается с различных переживаний и явлений, которые человек часто наблюдает в собственной жизни. Например, человек, одетый в лыжи, может идти почти не проваливаясь в снег. Острые концы пуговиц, гвоздей, иголок и т.п. облегчают пользование ими (приколите пуговицей газету, вбейте гвоздь...). Из приведенных примеров легко сделать вывод: чем больше площадь поверхности, на которую действует сила, тем меньше результат действия действующей силы.,1. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярной этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади.(“Это... Что Такое Давление? - Словари и Энциклопедии На ...,” n.d.) 2. Давление твердых тел Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно к которой она действует. Это утверждение подтверждается с различных переживаний и явлений, которые человек часто наблюдает в собственной жизни. Например, человек, одетый в лыжи, может идти почти не проваливаясь в снег. Острые концы пуговиц, гвоздей, иголок и т.п. облегчают пользование ими (приколите пуговицей газету, вбейте гвоздь...). Из приведенных примеров легко сделать вывод: чем больше площадь поверхности, на которую действует сила, тем меньше результат действия действующей силы.,1. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярной этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади. 2. Давление твердых тел Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно к которой она действует.(n.d.-a) Это утверждение подтверждается с различных переживаний и явлений, которые человек часто наблюдает в собственной жизни. Например, человек, одетый в лыжи, может идти почти не проваливаясь в снег. Острые концы пуговиц, гвоздей, иголок и т.п. облегчают пользование ими (приколите пуговицей газету, вбейте гвоздь...). Из приведенных примеров легко сделать вывод: чем больше площадь поверхности, на которую действует сила, тем меньше результат действия действующей силы.,1. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярной этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади. 2. Давление твердых тел Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно к которой она действует. Это утверждение подтверждается с различных переживаний и явлений, которые человек часто наблюдает в собственной жизни. Например, человек, одетый в лыжи, может идти почти не проваливаясь в снег. Острые концы пуговиц, гвоздей, иголок и т.(n.d.-b)п. облегчают пользование ими (приколите пуговицей газету, вбейте гвоздь...). Из приведенных примеров легко сделать вывод: чем больше площадь поверхности, на которую действует сила, тем меньше результат действия действующей силы.,1. Давление – физическая величина, численно равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S, перпендикулярной этой поверхности. В данной точке давление определяется как отношение нормальной составляющей силы, действующей на малый элемент поверхности, к его площади. 2. Давление твердых тел Результат действия силы зависит не только от ее модуля, направления и точки приложения, но и от площади поверхности, перпендикулярно к которой она действует. Это утверждение подтверждается с различных переживаний и явлений, которые человек часто наблюдает в собственной жизни. Например, человек, одетый в лыжи, может идти почти не проваливаясь в снег. Острые концы пуговиц, гвоздей, иголок и т.п. облегчают пользование ими (приколите пуговицей газету, вбейте гвоздь...). Из приведенных примеров легко сделать вывод: чем больше площадь поверхности, на которую действует сила, тем меньше результат действия действующей силы.(n.d.-c)