Reklama

Вес и невесомость

Силу тяжести   Вес и невесомость с которой тела притягиваются к Земле, необходимо отличать от веса тела. Понятие веса обширно употребляется в ежедневной жизни. Весом тела именуют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на опору либо подвес. При всем этом подразумевается, что тело бездвижно относительно опоры либо подвеса. Пусть тело лежит на недвижном относительно Земли горизонтальном столе (рис. 1.11.1). Систему отсчета, связанную с Землей, будем считать инерциальной. На тело действуют сила тяжести  Вес и невесомость направленная вертикально вниз, и сила упругости  Вес и невесомость с которой опора действует на тело. Силу  Вес и невесомость именуют силой обычного давления либо силой реакции опоры. Силы, действующие на тело, уравновешивают друг дружку:  Вес и невесомость В согласовании с третьим законом Ньютона тело действует на опору с некой силой  Вес и невесомость равной по модулю силе реакции опоры и направленной в обратную сторону:  Вес и невесомость По определению, сила  Вес и невесомость и именуется весом тела. Из приведенных выше соотношений видно, что  Вес и невесомость другими словами вес тела  Вес и невесомость равен силе тяжести  Вес и невесомость Но эти силы приложены к различным телам!

Вес тела и сила тяжести 1
Набросок 1.11.1. Вес тела и сила тяжести.  Вес и невесомость
– сила тяжести,  Вес и невесомость
– сила реакции опоры,  Вес и невесомость
– сила давления тела на опору (вес тела).  Вес и невесомость

Если тело бездвижно висит на пружине, то роль силы реакции опоры (подвеса) играет упругая силы пружины. По растяжению пружины можно найти вес тела и равную ему силу притяжения тела Землей. Для определения веса тела можно использовать также рычажные весы, сравнивая вес данного тела с весом гирь на равноплечем рычаге. Приводя в равновесие рычажные весы методом уравнивая веса тела суммарным весом гирь, мы сразу достигаем равенства массы тела суммарной массе гирь, независимо от значения ускорения свободного падения в данной точке земной поверхности. К примеру, при подъеме в горы на высоту 1 км показания пружинных весов меняются на 0,0003 от собственного значения на уровне моря. При всем этом равновесие рычажных весов сохраняется. Потому рычажные весы являются прибором для определения массы тела методом сопоставления с массой гирь (стандартов). Разглядим сейчас случай, когда тело лежит на опоре (либо подвешено на пружине) в кабине лифта, передвигающейся с неким ускорением  Вес и невесомость относительно Земли. Система отсчета, связанная с лифтом, не является инерциальной. На тело как и раньше действуют сила тяжести  Вес и невесомость и сила реакции опоры  Вес и невесомость но сейчас эти силы не уравновешивают друг дружку. По второму закону Ньютона

 

 Вес и невесомость

 

  Сила  Вес и невесомость действующая на опору со стороны тела, которую и именуют весом тела, по третьему закону Ньютона равна   Вес и невесомость Как следует, вес тела в ускоренно передвигающемся лифте есть

 Вес и невесомость

  Пусть вектор ускорения  Вес и невесомость ориентирован по вертикали (вниз либо ввысь). Если координатную ось OY навести вертикально вниз, то векторное уравнение для  Вес и невесомость можно переписать в скалярной форме:

  P = m(g – a). (*)

  В этой формуле величины P, g и a следует рассматривать как проекции векторов  Вес и невесомость,  Вес и невесомость и  Вес и невесомость на ось OY. Потому что эта ось ориентирована вертикально вниз, g = const > 0, а величины P и a могут быть как положительными, так и отрицательными. Пусть, для определенности, вектор ускорения  Вес и невесомость ориентирован вертикально вниз, тогда a > 0 (рис. 1.11.2).

Вес тела 2
Набросок 1.11.2. Вес тела в ускоренно передвигающемся лифте. Вектор ускорения  Вес и невесомость
ориентирован вертикально вниз. 1) a < g, P < mg; 2) a = g, P = 0 (невесомость); 3) a > g, P < 0.

Из формулы (*) видно, что если a < g, то вес тела P в ускоренно передвигающемся лифте меньше силы тяжести. Если a > g, то вес тела изменяет символ. Это значит, что тело прижимается не к полу, а к потолку кабины лифта («отрицательный» вес). В конце концов, если a = g, то P = 0. Тело свободно падает на Землю совместно с кабиной. Такое состояние именуется невесомостью. Оно появляется, к примеру, в кабине галлактического корабля при его движении по орбите с выключенными реактивными движками. Если вектор ускорения  Вес и невесомость ориентирован вертикально ввысь (рис. 1.11.3), то a < 0 и, как следует, вес тела всегда будет превосходить по модулю силу тяжести. Повышение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры либо подвеса, именуют перегрузкой. Действие перегрузки испытывают астронавты, как при взлете галлактической ракеты, так и на участке торможения при входе корабля в плотные слои атмосферы. Огромные перегрузки испытывают летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, в особенности на сверхзвуковых самолетах.

Вектор ускорения 3
Набросок 1.11.3. Вес тела в ускоренно передвигающемся лифте. Вектор ускорения  Вес и невесомость
ориентирован вертикально ввысь. Вес тела примерно вдвое превосходит по модулю силу тяжести (двукратная перегрузка).
Reklama