Як впливає сила тяжіння на вагу?

Текст роботи розміщено без зображень та формул.
Повна версія роботи доступна у вкладці "Файли роботи" у форматі PDF

Визначення ваги тіла у багатьох підручниках і джерелах дається лише причина виникнення і точка докладання сили, ніде не зазначено його конкретний напрямок і учням важко зрозуміти, куди спрямований вага тіла і як його визначати. Коли тіло знаходиться на горизонтальній опорі, його вага дорівнює силі реакції опори за III законом Ньютона, а коли тіло знаходиться на похилій площині, чому він дорівнює: теж силі реакції опори, чи ні? Куди спрямовано вагу тіла до центру Землі, або у бік протилежну силі реакції опори.

Окремі інтернет джерела дають обґрунтування, що вага тіла на похилій площині залежить від сили тертя і не залежить від кута нахилу площини.

У переліках лабораторних робіт відсутнє експериментальне визначення ваги тіла на похилій площині та його залежність від кута нахилу похилої площини.

Сучасне обладнання дозволяє провести дослідження залежності ваги тіла від кута похилої поверхні. За допомогою електронних датчиків, що підключаються до пристрою вимірювання та обробки даних (УІДОД) LabQuest ми зможемо відповісти на запитання: «Як спрямована вага тіла на похилій площині і чому вона дорівнює», «Чи залежить вага тіла від сили тертя?»

Формулювання визначення ваги тіла.

Підручник з фізики 7 клас автор Л.Е. Генденштейн, А.Б. Кайдалів

«Вагою тіла називають силу, з якою тіло тисне на опору або розтягує підвіс унаслідок тяжіння тіла Землею».

Підручник фізики 10 клас автор Л.Е. Генденштейн, Ю.І. Дік:

«Вага тіла, що покоїться, дорівнює діючій на це тіло силі тяжкості».

Підручник з фізики 10 класу автор Тихомирова С.А.

"Сила, з якою тіло діє на підвіс або опору внаслідок тяжіння до Землі, називається вагою тіла".

«Якщо тіло і опора нерухомі або рухаються рівномірно і прямолінійно, то вага тіла по модулю дорівнює чинності, що діє на нього, тяжкості».

«Якщо тіло разом з опорою рухається з прискоренням, спрямованим так само, як прискорення вільного падіння, то його вага менше сили тяжіння, що діє на тіло».

«Якщо тіло разом із опорою рухається з прискоренням , спрямованим протилежно прискоренню вільного падіння, його вага більше діючої на тіло сили тяжкості».

Підручник з фізики 10 класу А.А. Пінський, О.Ф. Кабардін

«Силу, рівну, але прикладену до опори, називають вагою тіла. З малюнка видно, що сила на будь-якій широті φ, відмінній від 0 і 90 º, не спрямована до центру Землі.

…Тому на різних широтах сила, отже, і вага тіла P мають різні значення. Зауважимо, що різниця невелика, вона менша або дорівнює (на екваторі) 0,34%»

Підручник з фізики 10 клас Г.Я. Мякішев

«Сила, з якою тіло внаслідок його тяжіння Землею діє опору чи розтягує підвіс, називаються вагою тіла.»

«Вага має особливості, що істотно відрізняють його від сили тяжіння.

По-перше, вага тіла визначається всією сукупністю сил, що діють на тіло, а не тільки силою тяжкості (так, вага тіла в рідині або в повітрі менше, ніж у вакуумі, через появу сили, що виштовхує. По-друге, вага тіла, істотно залежить від прискорення, з яким рухається опора (підвіс)».

З джерела http://www.alsak.ru/item/l-r-ix-3.html Каган І.Є. «Вага тіла» 9 клас отримано висновок:

«1) в інерційних системах відліку тіло, що лежить або рухається рівномірно прямолінійно, незмінно зберігає свою вагу на будь-якій опорі незалежно від того, який кут нахилу опори, а також рідка опора або тверда;

2) у неінерційних системах відліку вага тіла може змінюватись в залежності від прискорення тіла.»

Визначення залежності ваги тіла від кута похилої поверхні.

Мета роботи: експериментально визначити залежність ваги тіла від похилої площини та залежності від сили тертя.

Обладнання: комп'ютер з програмним забезпеченням MS Office, Logger Pro 3.8.3, пристрій вимірювання та обробки даних (УІДОД) LabQuest, цифрові датчики вимірювання сили з діапазоном ±10Н ±50 Н, та з діапазоном - 200 + 850Н, штативи, 2 кг гиря, нитка , скотч, виска, транспортир.

Датчик сили дозволяє виміряти міру взаємодії Ньютонах, отже, якщо розташувати його під різними кутами і помістивши зверху нього вантаж, ми виміряємо саме вага тіла. Для точності вимірювання при кожній зміні кута датчик сили потрібно обнуляти, щоб не внести похибки ваги найчутливішого елемента.

Також можна виміряти вагу тіла у русі під різними кутами, якщо рівномірно тягнути вантаж. Датчики фіксують значення протягом певного часу з інтервалом 0,02 секунди. За побудованим графіком можна назвати середні значення сили. Обробку можна проводити як на УІДОДі, так і на комп'ютері, передавши значення в програму Logger Pro 3.8.3

Припустимо, що вага тіла на похилій площині за III законом Ньютона дорівнює модулю силі реакції опори, а спрямований у протилежний бік. Тоді виходячи з проекцій сил

Сила тертя спрямована вздовж похилої площини та вплинути на вагу тіла не може.Сила реакції опори горизонтальній опорі дорівнює силі тяжкості.

1. Виставляємо датчик сили з діапазоном - 200 + 850Н як похилу площину на штативах. За допомогою скотчу закріплюємо транспортир зі схилом і виставляємо датчик під кутом 0, обнулюємо датчик.

1. Вимірюємо вагу тіла на горизонтальному датчику та порівнюємо його з другим датчиком на підвісі з діапазоном ±50 Н. Сила тяжіння знята з першого датчика з максимальним діапазоном 50Н показала 20Н, а сила тяжкості знята з горизонтального датчика показала 22Н. Отже, похибка вимірювань вже становить 2Н.

1. Побудуємо теоретичний графік залежності ваги тіла від кута похилої площини в Excel за формулою , прийнявши силу тяжкості, що дорівнює 20 Н, так як похибка вимірювання цього датчика менша через менший діапазон вимірювання в 50 Н.

1. З аналізу графіка, видно, що для проведення експерименту потрібно брати кути більше 30º, тому що при менших кутах зміна ваги тіла менша за похибку вимірювання. Наприклад, при 20º вага тіла дорівнює 19Н, тобто зміна ваги тіла склала 1Н при похибці 2Н.
2. Встановлюємо кут нахилу площини 30 º, врівноважуємо гирю 2 кг другим датчиком, заздалегідь обнулявши дані. Вимірюємо вагу тіла та силу натягу. Записуємо отримані дані до УІДОДу. Поступово тягнемо вантаж нагору і реєструємо дані.

1. Повторюємо досвід при кутах 45 º і 60 º, також перед вимірами обнулив датчики.
2. Аналізуємо отримані дані у УІДОД або передаємо їх у комп'ютер, програму Logger Pro 3.8.3, або Excel, знаходимо середні значення і заносимо в таблицю.

У чому різниця між масою та вагою, чи є відмінності та порівняння понять

Вага виражає гравітаційні сили, які діють об'єкт, проте, як і раніше, що це об'єкти мають гравітаційне тяжіння, єдине, що має значення Землі, – це сама планета.

На Землі всі об'єкти будуть притягуватися до центру планети з силою дев'ять вісім десятих метрів за секунду, тоді як на Місяць діє гравітаційне тяжіння Землі, а також інших позаземних тіл. Вага об'єкта також може незначною мірою відрізнятися на Землі.

На вершині високої гори об'єкт матиме трохи меншу вагу, ніж на рівні моря, через незначне зменшення сили тяжіння від центру планети (приблизно 0,5%).

Через овальну форму Землі будь-який об'єкт також матиме трохи меншу вагу на екваторі, ніж на північному або південному полюсі, з тієї ж причини.

Це також можна застосувати, коли космонавти приземляються на Місяць. Через те, що гравітаційне тяжіння Місяця становить приблизно одну шосту від земного, астронавт буде важити набагато менше, ніж на Землі, незважаючи на те, що їхня маса залишиться незмінною.

Об'єкт також може мати нульову вагу. У ситуації, коли гравітаційні сили дорівнюють нулю, наприклад, у космічному просторі, де об'єкт буде практично невагомим. Всупереч поширеному формулюванню, вага виявляється у ньютонах, які є загальновизнаною одиницею сили.

Чому трапляється плутанина

Людина сприймає світ через відчуття. Ми не можемо відчувати масу, але здатні відчути вагу. Дівчина тримає книгу. При цьому долоня – опора. Книжка тисне, рука пручається. Читачка відчуває зусилля щодо утримання книжки. Протидія - єдиний спосіб визначення маси, який нам дає природа. Звідси причина заміни понять, невідповідності норм мови фізичним явищам.

Яке слово ви вживаєте частіше: «маса» чи «вага»? Думаю, це залежить від вашої професії. Ви чуєте і вимовляєте багато разів на день. не абсолютні. Для початку, в обох слів існує кілька значень. , але в науці, особливо у фізиці, відмінності між масою та вагою значні. маса – це фізична величина, що визначає інертні та гравітаційні властивості тіл. Маса визначає кількість речовини у предметі. Вага - це сила, з якою об'єкт тисне на опору, щоб не впасти. то його вага на орбіті буде майже нульовою, на Місяці він важив би менше 15 кг, а ось на Юпітері — майже 200 кг. При цьому його маса завжди залишається незмінною.

Офіційно маса і вага мають різні одиниці виміру, маса – кілограми, вага – ньютони. про масу. При цьому маса не передбачає дії будь-яких сил, як вага. спокою та інертності.

1. Маса - фундаментальна фізична величина, що визначає кількість речовини та інертні властивості тіла. Вага - це сила, з якою предмет тисне на опору, яка залежить від гравітації. Наприклад, маса людини на різних планетах залишається тією ж, а вага змінюється в залежності від сили тяжіння.
2. Маса стандартно вимірюється у кілограмах, вага – у ньютонах.

У сучасній науці вага та маса – різні поняття. Вага - сила, з якою тіло діє на горизонтальну опору або вертикальний підвіс. Маса ж міра інертності тіла.

Маса вимірюється в кілограмах, а вага у ньютонах. Вага - це добуток маси на прискорення вільного падіння (P = mg). Значення ваги (за постійної маси тіла) пропорційно прискоренню вільного падіння, яке залежить від висоти над земною (або іншої планети) поверхнею. А якщо, ще точніше, то вага - це окреме визначення 2-го закону Ньютона - сила дорівнює добутку маси на прискорення (F = ma). Тому його і обчислюють у Ньютонах, як усі сили.

Маса - річ постійна, а вага, Строго кажучи, залежить, наприклад, від висоти, на якій тіло знаходиться. Відомо, що зі збільшенням висоти прискорення вільного падіння падає, відповідно зменшується і вага тіла, за тих самих умов вимірювання. Маса його залишається постійною. Наприклад, в умовах невагомості у всіх тіл вага дорівнює нулю, а маса у кожного тіла своя. І якщо в стані спокою тіла показання терезів будуть нульовими, то при ударі по терезах з однаковими швидкостями вплив буде різним.

Цікаво, що внаслідок добового обертання Землі існує широтне зменшення ваги: ​​на екваторі приблизно на 0,3 % менше, ніж на полюсах.

І все ж таки суворе розрізнення понять ваги і маси прийнято в основному в фізики, а в багатьох повсякденних ситуаціях слово "вага" продовжує використовуватися, коли фактично йдеться про "масу". До речі, бачачи на товарі написи: «маса нетто» та «маса брутто» не лякайтеся, НЕТТО — чиста маса продукту, а БРУТТО — маса з упаковкою.

Строго кажучи, при поході на ринок, звертаючись до продавця, варто було б говорити: «Зважте, будь ласка, кілограмчик»…» або «Дайте ка 2 ньютона докторської ковбаси». Звичайно, термін «вага» вже прижився, як синонім терміна «маса», але це не позбавляє необхідності розуміти, що це зовсім не одне й те саме.

У вашому браузері вимкнено Javascript. Щоб розрахувати, необхідно дозволити елементи ActiveX!

У деяких випадках сила ваги та вага об'єкта рівні за своїм значенням. Через це може виникнути хибне враження, що між цими величинами немає різниці. Спробуємо розвіяти такі припущення і розглянемо, чим відрізняється сила тяжіння від ваги тіла.

Маса тіла у фізиці

Маса тіла відображає, як воно чинить опір зміні швидкості і як сильно притягується до Землі. Чим більша маса тіла, тим менше змінюється швидкість при впливі на нього.

У міжнародній системі одиниць (СІ) масу вимірюють у кілограмах.

Маса тіла не залежить від руху тіла, його розташування та впливу інших тіл. Відповідно до закону збереження маси, у замкнутій механічній системі тіл маса незмінна у часі.

Чим відрізняється від ваги тіла, зв'язок інерції та маси

Хоча у повсякденності поняття «маса» часто плутають із поняттям «вага», у фізиці вони дуже відрізняються.

Перелічимо основні відмінності маси та ваги.

1. Маса відбиває інертність тіла чи заряд гравітаційного поля. Вага, своєю чергою, відбиває силу, з якою тіло діє опору чи підвіс.
2. Маса - скалярна величина, вона не має напряму. Вага – векторна величина.
3. Вага визначається не внутрішніми властивостями об'єкта, а гравітаційними силами. Це означає, що на різних планетах вага тіла відрізнятиметься, а маса залишиться незмінною. У невагомості маса космонавта буде такою ж, як на Землі, а ось вага дорівнюватиме нулю.
4. Маса тіла вимірюється у кілограмах, а вага – у ньютонах.

Закон інерції постулюється першим законом Ньютона. Наведемо сучасне формулювання закону.

Другий закон Ньютона у класичній механіці вводить масу як прояв інертності тіла чи матеріальної точки у певній системі відліку.

Згідно з сучасним формулюванням, другий закон Ньютона звучить наступним чином.

Скільки ви важите на інших планетах?

У той час як маса людини не змінюється в інших частинах Сонячної системи, прискорення сили тяжіння та ваги сильно змінюється. Розрахунок гравітації інших тілах, як у Землі, залежить лише від маси, а й від цього, наскільки далеко «поверхня» перебуває від центру тяжкості. На Землі, наприклад, ваша вага на вершині гори трохи нижча, ніж на рівні моря. Ефект стає ще драматичнішим для великих тіл, таких як Юпітер. Хоча гравітація, створювана Юпітером через його масу, в 316 разів більша, ніж у Землі, ви не важитимете в 316 разів більше, тому що його «поверхня» (або рівень хмар, який ми називаємо поверхнею) знаходиться так далеко від центру .

Інші небесні тіла мають інші значення сили тяжіння, ніж Земля. Щоб дізнатися свою вагу, просто помножте її на відповідне число. Наприклад, людина вагою 150 фунтів важитиме 396 фунтів на Юпітері, що в 2,64 рази більше за їхню вагу на Землі.

Ви можете здивуватися своєю вагою на інших планетах. Логічно припустити, що на Венері людина важитиме приблизно стільки ж, тому що ця планета приблизно такого ж розміру та маси, як Земля. Однак, може здатися дивним, що ви насправді менше важите на газовому гіганті Уран. Ваша вага була б лише трохи вищою на Сатурні чи Нептуні. Хоча Меркурій набагато менше Марса, ваша вага буде приблизно такою самою. Сонце набагато масивніше будь-якого іншого тіла, але ви «всього» важите приблизно в 28 разів більше. Звичайно, ви померли б на Сонці від сильної спеки та іншого випромінювання, але навіть якби було холодно, сильна гравітація на планеті такого розміру була б смертельною.

Видима вага

Відповідно до суворого визначення, вага об'єкта в тому самому гравітаційному полі не змінюється. Чи йде людина вгору або вниз у ліфті, однаково прискорюється те ж саме, так_{гравітація}, або вага, буде так само.

Насправді є невеликі відмінності у вартості грамв різних місцях навколо великого тіла, наприклад, на Північному полюсі в порівнянні з екватором на Землі або всередині порівняно з поверхнею Сонця. Але для студентів-фізиків зазвичай достатньо наближення до постійного значення скрізь у гравітаційному полі.

Тим не менш, спостережливі водії ліфтів могли помітити, що вони іноді відчувають важче або легше звичайного в різні моменти їзди. Хочевидний вагозмінюються, тому що їхні тіла інерційні, або вони опираються змінам свого руху.

Коли ліфт починає підніматися, їхні тіла нерухомі і опираються висхідному руху, що на мить змушує їх почуватися важче, поки вони не звикнуть до руху. Назад правильне в той момент, коли ліфт починає спускатися. Однак у жодному разі нефактичний весменять.

У чому різниця між масою та вагою?

Коротше кажучи, основна відмінність між масою і вагою полягає в тому, що маса - це фундаментальна властивість об'єкта і вага немає. Маса не змінюється незалежно від того, де знаходиться об'єкт, до тих пір, поки матерія не буде додана або вирахована з нього. Слон вагою 2300 кг – це 2300 кг на планеті Земля, на Місяці та у центрі космосу.

Вага, з іншого боку, дійсно залежить від розташування, оскільки гравітаційна сила, що діє на масу, різна в різних місцях. У слона вагою 2300 кг є

instagram story viewer

маса приблизно 23000 Н на поверхні Землі, але тільки близько однієї шостої ваги на Місяці і, якщо слон був поміщений у глибокий космос, далеко від впливу гравітаційного поля, він не мав би ваги взагалі.

Ще одна важлива відмінність між масою і вагою, що випливає з їх визначень, полягає в тому, що маса - це скалярзначення, тому що немає напрямку, пов'язаного зі значенням в кілограмах, а вага - це силавектор. Вага об'єкта завжди спрямована так само, як сила тяжкості. Технічно маса – це кількісна міра інерції об'єкта чи його опору руху

Чим масивніший об'єкт, тим менше на нього діють сили

Технічно маса – це кількісна міра інерції об'єкта чи його опору руху. Чим масивніший об'єкт, тим менше на нього діють сили.

У чому різниця між масою та вагою?

У звичайній розмові легко використовувати терміни «маса» і «вага» як синоніми, але вони взагалі не належать до тих самих понять.

Ми так вільно міняємо їхні місця лише тому, що звикли обговорювати ці питання тут, на Землі. Однак у міру того, як ми продовжуємо відправляти речі в космос, чи це вантажі для Міжнародної космічної станції, родстери Tesla або, зрештою, можливо, колонії на Марс, нам потрібно почати розуміти, що маса і вага є мірою двох різних речей.

Серйозна проблема

Різниця між масою і вагою на самому фундаментальному рівні залежить від контексту. де ви знаходитесь, за винятком додавання чи віднімання матерії чи енергії.

Мабуть, це було прозоро, мов бруд. Дозволь мені пояснити.

Вага змінюється, тому що це насправді не ваша міра, а швидше міра тяжкості, що діє на вас низхідної сили. Ось чому ви важите на Місяці менше, ніж на Землі, важите більше на Юпітері і нічого не важите в космосі. Гравітаційне тяжіння цих областей просто інше, і це змінює вашу вагу. Хоча ми говоримо про вагу в фунтах (фунтах) або кілограмах (кг), її слід вимірювати в ньютонах (Н), стандартній одиниці сили.

З іншого боку, маса постійна і є сумою всієї матерії, що становить тіло. Об'єкт має однакову масу, де б він не був, незалежно від місцевої сили тяжіння. Маса представлена ​​в кілограмах, які, у свою чергу, можуть бути перетворені на такі одиниці, як фунти, унції, каміння тощо.

(Деякі з вас можуть посперечатися з нами про те, що фунти також є мірою сили, а також вимірюванням маси, але це офіційно неправильно. Так, фунти можуть використовуватися як міра сили, але Національний інститут США стандартів та технологій визначає фунт як міру маси , і ми не збираємося з ними сперечатися. Уолтеру Копану, нинішньому заступнику міністра торгівлі за стандартами та технологіями, який очолює вгору за NIST.)

Щоб визначити вагу чогось, принаймні тут, на Землі, це простий математичний вираз: W = mg. W – вага, m – маса, g – місцева гравітаційна сила. Тут, Землі, g становить 9,8 ньютона. Просто помножте масу чогось у кілограмах на 9,8 і ви отримаєте його вагу.

Так, наприклад, середній американський чоловік, згідно з даними, зібраними Центрами контролю за захворюваннями (CDC) у період з 2011 по 2014 рік, має масу/«вагу» майже 196 фунтів. Таким чином виходить 89 кілограмів. Отже, 89 помножте на 9,8, і ви отримаєте 792 ньютони, середня фактична вага американського чоловіка.

Між іншим, електронні ваги для ванної показують вашу «вагу», вимірюючи силу, що діє на датчик тиску. Чим більше додається сила (тобто чим більша у вас маса), тим більше виробляється електричного струму. Сила струму вимірюється і перетворюється на одиниці, що представляють вашу масу / «вага». Це те, що з'являється на дисплеї перед тим, як ви зійдете з ваги.

Накопичення маси у космосі

Тепер ніхто не поправить вас у цьому, коли ви скажете, що важите стільки фунтів, скільки ви важите, замість того, щоб використовувати ньютони. взаємозамінне використання на цій планеті чудово у повсякденній розмові.

Однак у міру того, як ми вирушаємо в космос, набагато важливішим стає маса, а не вага. Упаковка речей на космічний корабель - це проблема маси, тому що вага предмета змінюватиметься залежно від того, де він знаходиться

Ящики з комплексами проживання для марсіанської колонії будуть мати іншу вагу, коли вони запускаються з Землі, ніж коли вони в кінцевому підсумку приземляються на Марс. Їх маса залишиться незмінною, і це важливо знати для таких речей, як прискорення

Крім того, визначення маси чогось у космосі відрізняється від маси планети, оскільки на об'єкт не діє сила тяжіння. Щоб обчислити масу чогось у космосі, ви використовуєте так звані інерційні ваги - пристрій, який вібрує або розгойдується при вимірі чогось. Цей процес визначення маси чогось включає відстеження швидкості коливань, коли об'єкт поміщається на ваги. Коли ви додаєте вагу до ваг, вони будуть коливатися повільніше; якщо прибрати масу, вона коливатиметься швидше. Знання кількості часу, необхідного для завершення певного періоду коливань, допоможе визначити масу об'єкта.

І все-таки вага

Вага (P) – це вимір ні що іншого, як сили, з якою тіло впливає опору, як наслідок тяжіння Землі.Причому, якщо ця сама опора перебуває у спокої чи рухається рівномірно прямолінійно, тоді вага дорівнює силі тяжіння – P = mg, де m – маса тіла, g ≈ 9,81 – прискорення вільного падіння.

Простіше кажучи, вага вимірює, як сильно ми тиснемо на поверхню того, де стоїмо або сидимо.
Якщо тіло рухається з прискоренням, тоді і вага визначатиметься з його врахуванням: P = m(g+a) — під час руху вертикально догори, P = m(g-a) — вертикально донизу.

Перевага (збільшення ваги) – досить цікаве явище, оскільки може проводити стан людини: спостерігається короткочасний занепад зору, утруднене дихання. Перевага трапляється з космонавтами під час зльоту та посадки космічного корабля, з льотчиками, які роблять маневри (мертві петлі).

Невагомість - це стан тіла, при якому вага дорівнює нулю, через те, що сила тяжіння надає тілу та його опорі однакове прискорення. Так для космонавта "зникає" вага під час перебування на орбіті. Щоб відчути таке, можна просто підстрибнути. Тоді не буде під ногами опори.

Практичне застосування понять ваги та маси

Поняття ваги та маси відіграють важливу роль у нашому житті та широко застосовуються в різних сферах:

Інженерія та будівництво: Вага та маса використовуються при проектуванні та будівництві споруд, мостів, автомобілів та інших промислових об'єктів. Знання маси та ваги матеріалів дозволяє інженерам правильно розраховувати навантаження та міцність конструкцій.

Авіація та космонавтика: Вага та маса є критичними параметрами при розробці та використанні літальних апаратів. Знання маси та ваги літаків та космічних кораблів дозволяє правильно виконувати розрахунки палива, їх маневреність та безпечне використання.

Медицина: У медичних дослідженнях та практиці маса тіла є одним із ключових показників здоров'я людини. Вага використовується для визначення норми маси тіла, діагностики ожиріння чи нестачі харчування

Також знання маси тіла винятково важливе для дозування ліків та проведення деяких медичних процедур.

Фізичні тренування: Вага та маса використовуються для контролю фізичної форми та ефективності тренувань. Знання маси тіла дозволяє підбирати правильні навантаження та розробляти програми тренувань для досягнення певної фізичної мети, наприклад, зниження ваги або збільшення м'язової маси.

Торгівля та промисловість: Вага є однією з основних характеристик товарів, що вказується на упаковці продуктів у магазинах та використовується при визначенні вартості товару

Електронні ваги широко застосовуються в промисловості для контролю та обліку продукції.

Таким чином, розуміння різниці між вагою та масою та їх практичне застосування в різних галузях науки та промисловості є важливим для повсякденного життя та професійної діяльності. Знання цих понять допомагає нам краще зрозуміти світ і правильно використовувати його ресурси.

Вага: Сила гравітації

Як і будь-яку силу, вага можна розрахувати за допомогою рівняння сили тяжіння:

Гдеграмм-прискорення вільного падіння біля Землі:g =9,8 м / с2. Будь-який об'єкт, що впав десь на планеті, падає до центру Землі з швидкістю, що постійно збільшується: кожну секунду на 9,8 м/с швидше, ніж у попередню секунду.

Ця формула пояснює, чому множення маси в кг на 10 (або в фунтах на 4,5, щоб врахувати перше перетворення на одиницю виміру кг у системі СІ) дає швидке наближення до «реальної» ваги людини.

В іншому місці Всесвіту цінністьграмІнша справа, оскільки прискорення вільного падіння є результатом місцевого гравітаційного поля великого тіла. Наприклад, на крихітній планеті Меркурійграм всього 3,7 м/с2. Тому що це всього близько 38 відсотків на Землі що-небудь на Меркурії важить лише близько 38 відсотків від того, що воно робить на Землі.

Отже, у чому різниця?

Що таке маса?

Маса – це кількість матерії, яка містить об'єкт. Однак через двозначність, пов'язану з визначенням матерії, таке визначення викликає багато суперечок і критики. Простішим і зрозумілішим способом визначення поняття маси є її уявлення з погляду інерції.

Чим більша маса, тим важче переміщати чи зупиняти рух тіла.

Однією з характерних особливостей маси об'єкта є те, що вона стала, незалежно від його положення в просторі. Згідно із законом загального тяжіння, два об'єкти притягуються один до одного з силою, пропорційною їх масам і обернено пропорційною квадрату відстані між ними. У цьому сама сила гравітаційного тяжіння впливає величину маси цих об'єктів.

Так, наприклад, камінь масою 60 кг на Землі матиме масу 60 кг на Марсі, Юпітері або будь-якому іншому куточку нашого нескінченного Всесвіту. Тут ми не розглядаємо ефекти, що описуються спеціальною теорією відносності, коли маса змінюється при русі релятивістським швидкостям близьким до швидкості світла. Розгляд цих ефектів виходить за межі цієї статті.

Що таке вага?

Вага об'єкта вказує на те, наскільки він важкий. Через це вага і маса часто використовуються як синоніми.

У той час як маса не залежить від сили тяжіння, вага є втіленням цієї сили. Оскільки вага є силою, її одиницею виміру є Ньютон.

Сила тяжіння, що діє на тіло, що знаходиться на поверхні Землі, дорівнює масі тіла, помноженої на прискорення вільного падіння (ця величина становить 9,8 м/с2).

Для різних небесних тіл величина прискорення вільного падіння різна, тому що вона залежить від маси самого небесного тіла. Наприклад, на Місяці прискорення вільного падіння становить 1,62 м/с2, тому всі об'єкти на Місяці важать приблизно шість разів менше, ніж на Землі. .

Таким чином, астронавт масою 90 кг важить 90*9,8=882 Ньютона Землі, і він важитиме 90*1,62=145,8 Ньютонів на Місяці. Сатурн, то його вага буде набагато більшою.

Зверніть увагу, що маса астронавта залишається незмінною (90 кг)

Проте, терези на Місяці показали б зовсім не 90 кг.

Терези — це прилад, який вимірює масу об'єкта за силою взаємодії поверхонь тіл, що стикаються (нас і Землі). Ця сила називається нормальною силою.

Терези вимірюють нормальну силу, створювану Землею, але відрегульовані таким чином, щоб відображати на шкалі в 9,8 разів менше, таким чином на терезах показується приблизна величина маси тіла (m=F/g)

Вимір маси ваговою шкалою, відкаліброваної по відношенню до гравітації Землі, призведе до помилкових результатів на Місяці або Марсі.Також ваги стають марними в умовах вільного падіння або в невагомості, оскільки при вільному падінні ваги падають з тим самим прискоренням, що і ми, при цьому дія нормальної сили відсутня і ваги не вимірюють.

Фізичні величини маси та ваги

Вага, з іншого боку, є силою, з якою об'єкт притягується Землі. Він вимірюється в ньютонах (Н) і залежить від розташування об'єкта (відстань до центру Землі) та сили тяжіння.

Незважаючи на відмінності, маса та вага пов'язані між собою. Вони пов'язані формулою: вага = маса * прискорення вільного падіння (зазвичай символізується як g). Прискорення вільного падіння Землі приблизно дорівнює 9,8 м/с².

Це означає, що для об'єкта з масою 1 кг, його вага приблизно дорівнює 9,8 Н. Якщо ми перемістимо цей об'єкт на Місяць, де прискорення вільного падіння набагато менше, його вага буде значно меншою, але маса залишиться тією ж.

Масу та вагу важливо розрізняти, особливо в контексті фізики та інженерії, де вони можуть мати різне значення залежно від умов та контексту та, таким чином, впливати на результати розрахунків та експериментів