Чем отличается вес тела от силы тяжести кратко

Обновлено: 30.06.2024

ЧЕМ ОТЛИЧАЕТСЯ ВЕС ОТ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ?
Поскольку вес покоящегося тела равен, то есть равен действующей на это тело силе тяжести, часто считают, что вес и сила тяжести — это одна и та же сила. Чтобы убедиться, что это не так, рассмотрим, чем отличаются эти силы.
Во-первых, вес и сила тяжести приложены к разным телам: вес приложен к опоре или подвесу, а сила тяжести — к самому телу.
Во-вторых, вес и сила тяжести имеют различную физическую природу: вес обычно является силой упругости [2], а сила тяжести является частным случаем силы всемирного тяготения.
Наконец, вес равен силе тяжести только для покоящегося тела (или тела, движущегося с постоянной скоростью) . Если же тело движется с ускорением, то, как мы видели, вес тела может быть и больше, и меньше силы тяжести.
Более того, вес тела может быть даже равен нулю, когда сила тяжести нулю не равна!

1.Весом называется сила, с которой тело действует на опору или (и) подвес, в следствии притяжения к Земле. Вес приложен к опоре или (и) подвесу.
Вес вектор=масса Х (ускорение свободного падения вектор - ускорение движения тела вектор) .
2. Силой тяжести, называется сила, с которой тело притягивается к Земле в данном месте. Сила тяжести приложена к центру тяжести.
Сила тяжести вектор=масса Х ускорение свободного падения вектор.
Ускорение свободного падения зависит: от широты местности, залежей полезных ископаемых, расстояния до центра Земли.
Центром тяжести называется точка, относительно которой алгебраическая сумма моментов сил тяжести всех элементов тела равна нулю.
3. Отличия. Вес изменяется при ускоренном движении тела и может равняться нулю (невесомость) , когда ускорение движения тела направленно в одну сторону (сонаправленно) и равно ускорению свободного падения. В состоянии невесомости тело движется под действием одной силы всемирного тяготения, или силы тяжести (сила тяжести является проявлением силы всемирного тяготения)
Сила тяжести равна нулю в центре Земли и на бесконечном удалении от Земли.
Отличаются точкой приложения силы.
(Общее: При погружении в воду сила тяжести и вес не изменяются. В этом случае вес равен сумме силы натяжения нити и силы Архимеда, нить-подвес, вода-опора. Если ускорение движения тела равно нулю, то сила тяжести равна весу. Сила тяжести и вес являются проявлением гравитационного взаимодействия. )

До революции понятия вес тела и сила тяжести - синонимы. В 1940 году у Хайкина проскакивает, что вес - это сила давления на опору, потом, видимо, этому Хайкину обьяснили, и в учебнике физики для университетов Фриша и Тиморевой том 1 стр 54 вес - это сила тяжести, в учебниках физики Перышкина, долгие годы бывшими единственными школьными учебниками физики для средней школы вес это сила тяжести тела, и вот наверное начиная с 1970 года новаторы, которые сами ничего открыть -изобрести не в силах, а звания академиков нужны, да и денежки за учебники не помешают, начали новаторствовать, это кикоины. колмогоров-мудачок и прочая, в основном еврейская публика, которая не чувствовала русский язык, ввела в школе, чтобы зас. ать мозги людям, вес- это сила давления. тогда получается сила натяжения нити, на которой висит тело это вес тела АБСУРД. В оксфордском словаре вес-это сила тяжести, и похоже- в англии учать по старинке, мол вес-это сила тяжести. Никак не могу выяснить, кто же инициатор этого эпохального нововведения.

В физике существуют два близких понятия, характеризующие результат действия гравитации: сила тяжести и вес. Несмотря на их близость, они неэквивалентны и далеко не всегда одинаковы. Рассмотрим сходства и отличия веса тела от силы тяжести.

Сила тяжести

К 7 классу известно, что сила тяжести — это сила, возникающая при гравитационном взаимодействии тел, имеющих массу. Она пропорциональна массам тел и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Сила тяжести описывается формулой закона всемирного тяготения И. Ньютона. Для Земли и тела массой $m$, находящегося на высоте $h$ над Землей, она равна:

G — гравитационная постоянная ($6.67×10^ <Н×м^2\over кг^2>$);
M — масса Земли ($5.97×10^24$ кг);
R — радиус Земли ($6.37×10^6$ м);
m — масса тела, кг;
h — высота центра тяжести тела над Землей, м.

Вес тела

Вес тела — это та самая величина, которая измеряется обычными весами (пружинными или рычажными). Если рассмотреть процесс взвешивания, можно обнаружить все ее особенности.

Вес появляется благодаря силе тяжести. Действительно, в глубоком космосе тело невозможно взвесить на весах, поскольку там отсутствуют сила тяжести. То есть вес предполагает наличие опоры или подвеса. Невозможно взвесить тело, которое не уложено на весы.

Вес не является постоянной величиной и зависит от движения опоры или подвеса. В самом деле, если взять пружинные весы, уложить на них некоторое тело и начать их двигать вверх или вниз, можно заметить, что показания весов становятся больше или меньше. Иногда говорят, что на подвижных весах вес измеряется неверно. Но это не совсем правильно. Тонкость в том, что с помощью весов производится определение массы тела, которая пропорциональна весу тела на покоящихся весах. При этом, если весы движутся с ускорением, то масса тела остается прежней, а вес тела меняется — меняются и показания весов.

Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Без опоры вес тела равен нулю, тело находится в состоянии невесомости. Фактически вес — это проявление сил упругости опоры или подвеса.

Общее и различия

Выделим общие стороны этих двух понятий:

Во-первых, обе этих величины являются силами. Для них действуют все законы динамики.
Во-вторых, обе эти силы возникают в присутствии гравитации. В глубоком космосе нет ни сил тяжести, ни веса.
В-третьих, обе эти силы действуют в одном и том же направлении.
В-четвертых, для инерциальной системы отсчета при наличии опоры, двигающейся без ускорения, вес тела равен силе тяжести.

Среди отличий веса и силы тяжести можно назвать следующие:

Во-первых, сила тяжести и вес тела всегда приложены к разным телам. Сила тяжести приложена к самому телу, вес — к опоре тела.
Во-вторых, сила тяжести в данной точке и для данных масс неизменна. Вес зависит от наличия опоры и от ускорения, с которым опора движется. Вес может быть не равен силе тяжести.
В-третьих, вес может возникать и без силы тяжести: если опора будет двигаться с ускорением.
В-четвертых, эти силы имеют различную физическую природу. Сила тяжести — это результат гравитационного взаимодействия масс тел. Вес — это результат взаимодействия тела и опоры, фактически электростатического взаимодействия молекул опоры. То есть вес — это одно из проявлений силы упругости.

Что мы узнали?

В некоторых случаях сила тяжести и вес объекта равны по своему значению. Из-за этого может возникнуть ложное впечатление, что между данными величинами нет разницы. Попытаемся развеять подобные предположения и рассмотрим, чем отличается сила тяжести от веса тела.

Определение

Силой тяжести называют величину, отражающую притягивающее действие Земли на объект, расположенный близко к ее поверхности.

Сила тяжести

Вес тела рассматривают как силу, исходящую от предмета в отношении его опоры или верхнего крепления (например, нити или пружины).

Вес тела к содержанию ↑

Сравнение

Разобраться, в чем состоит отличие силы тяжести от веса тела, легче на конкретном примере. Так, лежащая на полке книга подвергается воздействию силы тяжести. Последняя приложена непосредственно к телу. Подобное явление гравитационной природы характеризуется взаимодействием предмета и Земли.

В то же время полка испытывает вес книги. Речь здесь идет о силе, которая направлена на опору. Взаимодействуют в нашем примере книга и полка, хотя причиной существования веса также является притяжение Земли. Если опору убрать, предмет будет свободно падать. При этом вес исчезнет и останется лишь сила тяжести, которая постоянно действует на тела, но может компенсироваться другими силами, например архимедовой.

Важно, что обе величины являются векторными. Но сила тяжести при любом размещении тела направлена вниз. Однако в случае с весом ключевое значение имеет положение в пространстве опоры. Такая сила всегда направлена перпендикулярно ей. Исследуемые величины совпадают по вектору только при условии, что опора, испытывающая вес, находится в горизонтальной плоскости.

Рассматривая, в чем разница между силой тяжести и весом тела, стоит подчеркнуть, что вторая из данных величин зависит от того, движется ли предмет и наблюдается ли при этом ускорение. Только если тело находится в покое или перемещается равномерно, вес не отличается по значению от силы тяжести. При других условиях равенство между величинами отсутствует. Например, вес в набирающем скорость лифте отличается от того, что был до отправки устройства и совпадал с силой тяжести.

Масса обозначается символом $m $, является скалярной величиной и в СИ измеряется в килограммах.

Иногда массу в условии некоторых задач задают в граммах или, например, в тоннах. Чтобы перевести массу в килограммы, используют такие формулы:

\[ \large \boxed < \beginm = \left( \text \right) \cdot 10^ \left( \text\right) \\ m = \left( \text \right) \cdot 10^ \left( \text\right) \\ m = \left( \text \right) \cdot 10^ \left( \text\right) \\ m = \left( \text \right) \cdot 10^ \left( \text\right) \\ \end> \]

$ \large \text $ – подставьте количество тонн вместо этой скобки;
$ \large \text $ – вместо этой скобки подставьте количество сотен килограммов;
$ \large \text $ – подставьте количество граммов вместо этой скобки;
$ \large \text $ – вместо этой скобки подставьте количество миллиграммов;

От массы зависят инерционные и гравитационные свойства физических тел.

Масса в природе проявляет себя двумя способами. Поэтому, выделяют:

массу инертную и
массу гравитационную.

Инертная масса

Масса инертная влияет на способность тела двигаться по инерции. Такая масса используется в формуле второго закона Ньютона.

Гравитационная масса

Гравитационная масса определяет силу, с которой тело притягивается к другим телам. Эта масса используется в формуле закона всемирного тяготения.

Так же, масса входит в формулы для расчета импульса и механической энергии.

Массой обладают все макроскопические тела, а, так же, такие элементарные частицы, как протоны, нейтроны, электроны и т. д. Однако, существуют и частицы, у которых нет массы покоя, например – фотоны.

Примечание: Фотон – элементарная частица, переносчик электромагнитного взаимодействия, движется со скоростью света, часто проявляет волновые свойства. Подробнее о фотонах вы узнаете в основах квантовой физики.

Сила тяжести

Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

$\large \vec>> \left(H\right) $ — сила тяжести, она действует на тело со стороны планеты (или другого крупного небесного тела, например, астероида, или звезды).

$\large m \left(\text\right) $ — масса тела;

$\large \vec \left(\frac>>\right) $ — ускорение свободного падения, это не постоянная величина, она может меняться. Читайте подробнее о ускорении свободного падения .

Вес – это сила. Этой силой тело давит на опору, когда опирается на нее, или растягивает подвес, когда на нем висит.

Является векторной величиной и обозначается символом $\vec $.

$\vec \left(H\right) $ – вес тела, как любая сила в СИ измеряется в Ньютонах.

Вес отличается от массы. Вес, как и любая сила, измеряется в Ньютонах, а масса измеряется в килограммах.

Когда тело опирается о горизонтальную поверхность, его вес равен по модулю силе реакции опоры по третьему закону Ньютона. Поэтому, в задачах для нахождения веса удобно вычислять силу $\large \vec$. Как только мы найдем реакцию опоры $\large \vec$, мы найдем вес тела, давящего на эту опору.

Примечание: Векторы равны по модулю, когда обладают одинаковыми длинами. Так как длина вектора обозначается числом, то физики о равных по модулю векторах сил могут сказать: силы численно равны.

Чем вес отличается от силы тяжести

Вес — это сила, принадлежащая телу. А сила тяжести — это сила, действующая на тело со стороны планеты, или любого другого (крупного) тела.

Что такое невесомость

Подбросим мяч вверх и рассмотрим свободный полет мяча. Пока он в полете, он не давит на опору и не растягивает подвес. Проще говоря, мяч находится в невесомости – то есть, не имеет веса.

Масса есть всегда, а вес может отсутствовать! Как убедимся чуть позже, одна и та же масса может обладать различным весом.

Как изменяется вес тела лифте

Давайте выясним, какой вес имеет тело, находящееся в покоящемся лифте, или в лифте, который будет двигаться вверх или вниз с ускорением, или без него.

Если скорость лифта не изменяется

Сначала рассмотрим покоящийся лифт (рис. 1а), либо движущийся вверх (рис. 1б), или вниз (рис. 1в) с неизменной скоростью.

Рис. 1. Тело опирается на пол в покоящемся – а) лифте, движущемся с одной и той же скоростью верх – б), или вниз – в)

По первому закону Ньютона, когда действие других тел скомпенсировано, тело, не меняющее свою скорость, находится в инерциальной системе отсчета.

Как видно из рисунка, взаимодействуют два объекта: тело и опора. Тело давит своим весом на опору, а опора отвечает телу (рис. 1) силой своей реакции.

Будем записывать для рассмотренных случаев рисунка 1 векторные силовые уравнения:

\[ \large N – m \cdot g = 0 \]

А в этой статье подробно и с объяснениями написано о том, как составлять силовые уравнения (ссылка).

Прибавив к обеим частям уравнения величину $ m \cdot \vec $, получим

\[ \large N = m \cdot g \]

По третьему закону Ньютона, вес тела и реакция опоры направлены противоположно и равны по модулю. Поэтому, найдя силу реакции опоры, мы автоматически находим вес тела.

Воспользуемся тем, что $ \left|\vec \right|= \left|\vec \right|$, получим

То есть, вес тела в покоящемся лифте, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью, будет равен $ mg $. Если вектор скорости лифта не изменяется ни по направлению, ни по модулю, лифт можно считать инерциальной системой отсчета.

Если скорость лифта изменяется

Теперь выясним, каким весом будет обладать тело в лифте, движущемся с ускорением (рис. 2).

Примечание: Лифт, движущийся с ускорением, не является инерциальной системой отсчета. Читайте подробнее о инерциальных системах.

Запишем силовые уравнения. Для рисунка 2а, уравнение выглядит так:

\[ \large N – m \cdot g = m \cdot a \]

А для рисунка 2б, так:

\[ \large N – m \cdot g = — m \cdot a \]

Прибавим теперь к обеим частям уравнений величину $ m \cdot g $, получим:

$ \large N = m \cdot a + m \cdot g $ – для случая рис. 2а;

$ \large N = — m \cdot a + m \cdot g $ – для рис. 2б;

Вынесем массу за скобки

$ \large N = m \cdot \left( a + g \right) $ – для рис. 2а;

$ \large N = m \cdot \left( -a + g \right) $ – для рис. 2б;

Учтем, что $ \left|\vec \right|= \left|\vec \right|$, окончательно запишем

Для рисунка 2а — движение лифта вверх с ускорением:

Вес тела в движущемся с ускорением вверх лифте, будет равен $ m \cdot \left( g + a \right) $, то есть, превышает величину $ m \cdot g $.

Когда лифт движется вниз с ускорением (рис. 2б), вес тела, наоборот — уменьшается:

Напомним, что вес в покоящемся, или движущемся вверх или вниз с неизменной скоростью лифте, в точности равен $ m \cdot g $.

Вес тела в движущемся вниз с ускорением лифте, равен $ m \cdot \left( g — a \right) $, это меньше величины $ m \cdot g $.

Значит, одна и та же масса может обладать разным весом, мало того, в некоторых случаях вес вообще может отсутствовать. Масса есть всегда, а вес может отсутствовать!

Что такое перегрузка

Когда вес тела больше силы тяжести, говорят, что возникает перегрузка.

\[ \large \boxed < P >m \cdot g >\]

Когда говорят о перегрузке, принято сравнивать ускорение движения вверх с ускорением свободного падения $\large \vec$.

Например, при движении ракеты с ускорением вверх, космонавт может испытывать перегрузки до 7g. Это значит, что его вес увеличивается в 7 раз.

Подобным образом мы испытываем перегрузки в самолете во время взлета — эти перегрузки вдавливают нас в кресло. Правда, эти перегрузки значительно меньше, чем перегрузки летчиков — спортсменов, или военных, летчиков — космонавтов. Представители этих профессий тренируют свое тело для того, чтобы перегрузки легче переносить.

Подведем итоги

$P = m \cdot g $ — вес тела в покоящемся или движущемся вверх или вниз с постоянной скоростью лифте.

$ P = m \cdot \left( g + a \right) $ — вес, когда лифт движется с ускорением вверх;

$ P = m \cdot \left( g — a \right) $ — вес в движущемся вниз с ускорением;

Если ускорение лифта при его движении вниз $ a = g $, наступит невесомость, вес тела исчезнет $ P = 0 $.

Читайте также: