Сила тяжести. Вес тела. в помощь учащимся находящимся на дистанционном обучении.
Теперь, когда мы знаем, что такое масса, самое время разобраться с понятием силы.
Сила — это векторная физическая величина, являющаяся мерой взаимодействия тел.
Из данного определения можно сделать вывод, что сила — это характеристика моего воздействия на другие тела. И эта величина имеет направление. В механике несколько базовых сил, то есть сил которые обязан знать каждый учащийся.
Сейчас мы рассмотрим их по порядку. Для начала давайте определимся какие характеристики мы должны будем давать каждой силе, вот они:
— направление действия силы;
То есть начиная разбирать ту или иную силу мы будем обязаны давать ей эти характеристики. Ну начнём!
Сила тяжести — это сила, действующая на все тела, находящиеся у поверхности Земли, со стороны Земли.
Обозначать силу тяжести принято следующим образом: F т .
Точка приложения силы тяжести находится в центре масс тела. Если тело однородно, то его центр масс совпадает с геометрическим центром, если же тело не однородно (то есть состоит из частей с разной плотностью), то центр масс смещён в сторону части с большей плотностью.
Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз. Например
Ну и численное значение силы тяжести мы будем определять по следующему уравнению
Где F т -сила тяжести, m — масса тела, g — ускорение свободного падения. Принято считать, что g =10 м/с 2 .
Для силы тяжести надо помнить следующее:
— если тело предоставлено самому себе, то под действием силы тяжести оно принимает наиболее устойчивое положение, когда центр масс тела находится в максимально низкой точке.
-Так вот почему бутерброд с маслом всегда падает маслом вниз!
Совершенно верно, именно по этой причине. В свободном падении под действием силы тяжести цент масс бутерброда занимает наинизшее положение, а так как масло более плотное чем хлеб, то центр масс смещён к маслу, вот бутерброд и поворачивается в полёте маслом вниз.
Так же надо учитывать, что сила тяжести есть возле любого небесного объекта, а это значит, что в нашей вселенной нет такого места где бы отсутствовала сила тяжести.
-Подождите, но я же своими глазами видел репортаж с космической станции и там космонавты плавали, не падая вниз!
И опять Ростик ты совершил грубую физическую ошибку спутав вес тела с силой тяжести.
-Да что же это такое! Что ж это за вес такой, с массой его путать нельзя, с силой тяжести снова нельзя!
Ну что же Ростик давай разберёмся, что же такое вес тела.
Вес тела — это сила, действующая со стороны тела на опору или подвес.
Вес тела принято обозначать буквой латинского алфавита P .
Точка приложения веса тела находится в точке подвеса или в центре площади опоры тела.
Вес тела всегда направлен вдоль подвеса или перпендикулярно плоскости опоры. Например
Из рисунка видно, что направление веса тела зависит от расположения подвеса или плоскости опоры тела.
Сложнее дело обстоит с нахождением численного значения веса тела. В седьмом классе мы будем находить вес тела только в двух случаях это когда тело находится на вертикальном подвесе или горизонтальной опоре.
В этих случаях вес тела численно равен силе тяжести
В других случаях вес тела может быть меньше, может быть больше mg , но как его находить мы поговорим позже, потому что сейчас у нас не хватает математических знаний и навыков. Но уже сейчас видно, что вес и масса разные вещи.
-Да действительно что бы найти вес необходимо массу тела умножить на ускорение свободного падения.
Поэтому заменять одно на другое категорически нельзя! Да и измеряются они в разных единицах, масса измеряется в килограммах, а вес измеряется в ньютонах. Что же касается космонавтов на орбите, то они находятся в невесомости, в состоянии отсутствия веса. Если вы вспомните определение веса, там сказано, что это сила, действующая на опору или подвес, значит если у тела нет опоры или подвеса, то у него нет и веса.
-Но, если у тела нет опоры оно же падает.
Вот именно, отсюда следует что вес у тела отсутствует при его свободном падении. Обращаю ваше внимание сила тяжести на тело действует, именно под действием силы тяжести тело падает, а вес у тела отсутствует. Полёт космического корабля это ни что иное как падения корабля на Землю. Но ввиду того что Земля имеет закруглённую форму, а скорость космического корабля направлена под прямым углом к радиусу Земли, корабль не может упасть на Землю, так как она постоянно из-под корабля уходит.
Скорость, которая позволяет телу быть спутником небесного тела, то есть вращаться вокруг небесного тела, не падая на его поверхность, называется первой космической скоростью. Для Земли первая космическая скорость составляется 7,8 км/с.
-А для других космических тел эта скорость другая?
Да Ростик, чем массивнее небесное тело, тем большее значение имеет первая космическая скорость.
Задачи для самостоятельного решения.
Задача 14. Масса спускаемой части корабля «Восток» составляла 4,73 т. Определите вес данной части на старте.
Задача 15. На самолёт Як-42 находящийся на взлётной полосе действует сила тяжести равная 145000 Н. Определите массу самолёта.
Задача 16. Масса комара 1,5 мг, определите действующую на него силу тяжести.
Задача 17. Латунный цилиндр высотой 20 см имеет вес 8,3 Н. Какова площадь основания цилиндра, если плотность латуни 8300 кг/м 3 ?
Ответы: 14. 47,3 кН; 15. 14,5 т; 16. 15 мН; 17. 0,005 м 2 .
Источник
Вес тела природа направление точка приложения
Анализируя законы Кеплера, описывающие движение планет, И. Ньютон в 1667 году пришёл к открытию закона всемирного тяготения: \[\boxed
Закон всемирного тяготения. Вес тела
Анализируя законы Кеплера, описывающие движение планет, И. Ньютон в 1667 году пришёл к открытию закона всемирного тяготения:
где G — G\ — гравитационная постоянная.
Все тела во Вселенной взаимно притягиваются друг к другу с силами прямо пропорциональными произведению их масс и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними.
В такой форме закон справедлив только для двух тел, которые можно считать материальными точками. Однако можно доказать, что для двух однородных тел шарообразной формы эта форма записи закона тоже справедлива.
Измерить величину гравитационной постоянной удалось английскому физику Г. Кавендишу в 1798 году.
С помощью крутильных весов и свинцовых шаров ему удалось получить значение гравитационной постоянной:
Второй закон Ньютона позволяет записать для силы, с которой тело притягивается к Земле: F = G M m R 2 = m g F = G\frac = mg , тогда g = G M R 2 — \boxed>\ — ускорение св о бодного падения на поверхности Земли (изм е рено Галилеем и Ньютоном), на расстоянии, б ольшем радиуса на вел и чину h h , ускорение свободного п а дения находится по фо р муле:
g = G M ( R + h ) 2 — \boxed>\ — ускорение свободного падения на высоте h h от поверхности Земли.
Силой тяжести называют силу, с которой тело притягивается к планете:
Рассмотрим твёрдое тело, расположенное на горизонтальной неподвижной опоре: под действием силы тяжести тело деформируется. Если тело находится на опоре, то на нижний слой действуют все верхние слои, и, как следствие, этот слой деформируется наибольшим образом. На предпоследний слой действует меньшее количество слоёв, и он деформируется меньше. Таким образом, тело, бывшее прямоугольным, примет вид трапеции. Нижний слой приблизился при такой деформации к центру тела, а значит, возникла сила упругости, направленная в сторону, противоположную направлению смещения частиц при деформации. Сила упругости, возникшая внутри данного тела, направлена перпендикулярно опоре. Эту силу, созданную деформированным телом и приложенную к опоре, называют весом тела. Опора под действием веса деформируется. Противопо ложная весу сила упругости действует на данное тело со стороны деформированной опоры и тоже направлена перпендикулярно опоре, но называется силой реакции опоры N N (от слова normal — перпендикуляр).
Источник
Физика
Прежде всего, вспомним, что такое сила тяжести. Это сила, с которой все тела притягиваются к Земле. Сила тяжести описывает взаимодействие тела с Земным шаром.
Поставим один груз на неподвижную опору, а другой поместим на подвес. Оба груза неподвижны. Значит, сила тяжести, действующая на них, уравновешена силой упругости, возникающей в опоре и подвесе.
Рис. 1. Тело на опоре и тело на подвесе
Но поскольку в природе существует только взаимодействие тел, то с такой же по величине силой, направленной в противоположную сторону, тела действуют на опору и подвес.
Сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес, называется весом тела.
Направление и точка приложения веса
Сила тяжести и вес тела – это величины, которые, как и скорость, имеют направление. Как вы помните, такие величины называются векторными. Их удобно представлять на рисунках в виде стрелок. Кроме того, у силы есть еще одна характеристика – точка приложения. Стрелка, изображающая силу, начинается в точке приложения силы.
Изобразим на одном рисунке силу тяжести тела, а на другом его вес.
Прежде всего, сила тяжести приложена к самому телу. Точка приложения силы тяжести называется центром тяжести тела. Направлена сила тяжести вертикально вниз.
Вес тела приложен не к телу, а к опоре. Его точка приложения расположена на опоре в точке соприкосновения с телом. А каково направление веса?
Вспомним, что вес тела направлен противоположно силе упругости опоры. Если тело неподвижно, то сила упругости опоры компенсирует силу тяжести, то есть направлена вертикально вверх. Следовательно, если тело неподвижно (или движется равномерно и прямолинейно), то вес тела также направлен вертикально вниз и численно равен силе тяжести.
Наконец, обозначим силу тяжести буквой 
, а вес буквой 
.
Рис. 2. Изображение векторов силы тяжести и веса тела
Еще раз обратите внимание: сила тяжести действует на тело, а вес – на опору или подвес.
На следующих уроках мы познакомимся с тем, как вычислить численное значение силы тяжести и веса тела.
Вес — разновидность силы упругости
Тела, находящиеся на опоре или подвесе, деформируют опору и подвес. Эта деформация не видна невооруженным глазом, но она существует. Ведь без деформации не появилась бы сила упругости, которая препятствует движению тела к центру Земли. Точно так же под действием опоры и подвеса деформируется тело (опора сжимает нижнюю часть тела, а подвес, наоборот, растягивает его верхнюю часть). Эта деформация тела и вызывает появление в теле силы упругости, которую мы и называем весом.
- Перышкин А.В. Физика. 7 кл. – 14-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010.
- Перышкин А.В. Сборник задач по физике, 7 – 9 кл.: 5-е изд., стереотип. – М: Издательство «Экзамен», 2010.
- Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов общеобразовательных учреждений. – 17-е изд. – М.: Просвещение, 2004.
Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет
- Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов (Источник)
- Единая коллекция Цифровых Образовательных Ресурсов (Источник)
Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике для 7 – 9 классов
Источник