Как можно определить массу тела при помощи весов кратко

Обновлено: 05.07.2024

В четвертой главе мы узнали, что массу тела можно определить, измеряя отношение ускорений при взаимодействии этого тела с телом, принятым за эталон массы. Понятно, что этот способ очень неудобен и на практике обычно не применяется. Теперь мы рассмотрим другой, более удобный способ измерения массы. Этот способ называют взвешиванием. Определение массы методом

взвешивания основано на том, что сила тяжести, действующая на тело, и масса этого тела пропорциональны друг другу:

А силу тяжести можно измерять на весах, так как она равна весу тела, если весы вместе с взвешиваемым телом покоятся относительно Земли. Поэтому, измерив вес тела пружинными весами и зная ускорение свободного падения в месте, где производится взвешивание, можно вычислить массу по формуле

Еще удобнее определять массу взвешиванием на рычажных весах. С этим способом определения массы вы ознакомились в курсе физики VI класса. На рычажных весах сравнивают веса тела и гирь. Когда весы уравновешены, можно утверждать, что вес тела равен весу гирь. Но если равны веса, то равны и массы. Так как на гирях (разновесках) указаны именно их массы, то массу тела мы определяем, просто сложив числа, указанные на разновесках.

Рычажные весы — очень чувствительный прибор. Наименьшая масса, которую можно измерить наиболее чувствительными весами, составляет несколько миллионных долей грамма.

В прошлом уроке мы уже познакомились с методом, позволяющим определить массу тела. Но для этого нам необходима идеальная ситуация, когда два тела взаимодействуют между собой, мы знаем их скорости (или отношение этих скоростей) и массу одного из этих тел. Тогда мы можем использовать соотношение. С помощью этого способа в науке рассчитывают массы небесных тел, молекул, атомов.

Но в повседневной жизни мы используем другой способ — весы.

Виды весов

Существует огромное количество видов, вот наиболее распространенные из них.

По принципу действия:

рычажные весы (рисунок 1). Являются самыми распространенными. Именно рычажные весы вы будете использовать при выполнении лабораторных работ;

пружинные весы (рисунок 2). Под действием силы тяжести, которая действует на груз, прикрепленный к пружине, пружина растягивается.Рядом прикреплена шкала, по которой можно определить массу.

электронные (рисунок 3).

Также весы бывают разные по точности взвешивания: для грубого взвешивания, технические, аналитические, специальные и др.

Весы используют практически во всех сферах жизни: от медицины до промышленности. Существуют специальные автомобильные весы для взвешивания грузовых автомобилей (рисунок 4). Их грузоподъемность может составлять до 50 тонн.

Рисунок 4. Бесфундаментные автомобильные весы.

В противовес таким гигантам на современном рынке представлены различные модели и совсем крохотных весов, которые умещаются в ладони (рисунок 5). Такие весы используются для взвешивания ювелирных украшений, медицинских препаратов.

Рисунок 5. Портативные электронные весы.

Измерение массы на весах

Рассмотрим повнимательнее рычажные весы, которые мы будем использовать (рисунок 4).

Рисунок 4. Учебные весы.

Главная часть таких весов — это коромысло (1). К середине коромысла прикреплена стрелка — указатель (2). В некоторых моделях весов она может быть направлена наверх. Стрелка может отклоняться вправо или влево. К концам коромысла подвешены две чашки (3).

Весы будут находиться в равновесии, если на чашках весов будут лежать тела равной массы.

В наборе к учебным весам мы имеем специальный комплект гирь (4): от достаточно крупных до совсем маленьких. Для удобства их использования имеется пинцет (5).

Чтобы определить массу тела, необходимо поместить его на одну чашку весов. На другую чашку ставим гири разной массы до тех пор, пока весы не придут в равновесие.

Масса тела (m) — это скалярная физическая величина, которая является мерой инертности тела и гравитационного взаимодействия.

Масса тела отображает, как оно сопротивляется изменению скорости и как сильно притягивается к Земле. Чем больше масса тела, тем меньше изменяется его скорость при воздействии на него.

В международной системе единиц (СИ) массу измеряют в килограммах.

Масса — это аддитивная (то есть добавочная) величина. Масса совокупности тел или материальных точек равна сумме масс всех отдельных тел.

Масса тела не зависит от движения тела, его расположения и воздействия других тел. Согласно закону сохранения массы, в замкнутой механической системе тел масса неизменна во времени.

Чем отличается от веса тела, связь инерции и массы

Вес тела (P) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес.

P = m g , где P — вес тела, m — масса тела, g — ускорение свободного падения, равное на Земле 9 , 8 м / с 2 .

Перечислим основные различия массы и веса.

Масса отражает инертность тела или заряд гравитационного поля. Вес, в свою очередь, отражает силу, с которой тело действует на опору или подвес.
Масса — скалярная величина, она не имеет направления. Вес — векторная величина.
Вес определяется не внутренними свойствами объекта, а гравитационными силами. Это означает, что на разных планетах вес тела будет отличаться, а масса останется неизменной. В невесомости масса космонавта будет такой же, как на Земле, а вот вес будет равен нулю.
Масса тела измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах.

Инертность — это свойство тела препятствовать изменению своей скорости при воздействии на него внешних сил.

Инерция — это физическое явление, при котором тело сохраняет свою скорость постоянной или находится в покое, если на него не действуют другие тела или их действие скомпенсировано.

Закон инерции постулируется первым законом Ньютона. Приведем современную формулировку закона.

Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

Второй закон Ньютона в классической механике вводит массу как проявление инертности тела или материальной точки в определенной системе отсчета.

Согласно современной формулировке, второй закон Ньютона звучит следующим образом.

В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

В виде формулы закон выглядит как:

где a → — ускорение материальной точки, F → — равнодействующая сил, приложенных к материальной точке, m — масса материальной точки.

Что характеризует, каким прибором измеряют

Выделяют два вида массы:

Инертная масса показывает инертность тел и выражена во втором законе Ньютона.

Согласно экспериментам на Земле, разницы между гравитационной массой и инертной нет, так что их можно считать равными и объединять в общее краткое понятие. Как правило, они также имеют общее обозначение m.

Масса измеряется в килограммах (кг). Для того, чтобы ее измерить, используют специальный прибор – весы.

Весы измеряют массу тела, а не его вес. Но в повседневном сознании эти понятия считают синонимичными.

Если к телу приложена сила с ускорением 1 м / с 2 , а сила при этом равна 1 Н, то масса такого тела равна 1 кг.

В Международном бюро мер и весов находится эталон массы в 1 кг. С 2018 года им является цилиндр диаметром и высотой в 39,17 мм. Цилиндр состоит из сплава, состоящего на 90% из платины и на 10% из иридия.

Как выражается через плотность и объем, формула

Плотность вещества ( ρ ) — это постоянная величина, равная частному от деления массы вещества на его объем. Плотность отображает, чему равна масса вещества в объеме 1 м 3 . Измеряется в к г / м 3 .

ρ = m V , где ρ — плотность вещества, m — масса вещества, V — объем вещества.

Из этой формулы можно вывести формулу массы.

Примеры решения задач на второй закон Ньютона

Второй закон Ньютона описывает взаимосвязь ускорения, равнодействующей всей сил, приложенных к телу, а также массы тела. Это основной закон динамики.

Напомним формулу Второго закона:

Решим несколько задач по этой формуле.

Дано. На движущееся прямолинейно тело массой 36 кг действует сила, равная 54 Н . Вычислите, чему равно ускорение тела.

Решение. Ускорение и сила, действующая на тело, направлены в одну сторону. Соответственно, ускорение и равнодействующую сил можно рассматривать как скалярные величины.

1 H = 1 к г · м / c 2 , отсюда:

a = 54 Н 36 к г = 1 , 5 м / с 2

Ответ. 1 , 5 м / с 2 .

Дано. Тело массой 10 кг, двигаясь равноускоренно без начальной скорости, за 1 мин прошло в горизонтальном направлении путь, равный 27 м. Произведите необходимые расчеты, чтобы определить, чему равна сила, действующая на тело.

Решение. Прежде чем проводить вычисления, необходимо перевести все единицы в единую систему измерений. Возьмем СИ. Масса выражена в кг, путь — в м. Необходимо перевести время в с:

Задача по физике 7 класс

Массу тел определяют при помощи весов. Почему определение массы называют взвешиванием?

Ответ: при определении массы тела с помощью весов на одну чашу действует вес тела, на другую — вес гирь.

Когда весы находятся в равновесии — вес тела равен весу гирь. Так как вес тела прямо пропорционален массе тела

Читайте также: