Βάρος δύναμης: τι είναι, φόρμουλα και ασκήσεις

ΔύναμηΒάρος ενός σώματος είναι το δύναμηβαρυτική, μοναδικά ελκυστικό, παράγεται από ένα δευτερόλεπτο τεράστιο σώμα, όπως η Γη, η Σελήνη ή η Ήλιος, για παράδειγμα. Σύμφωνα με την νόμος της καθολικής βαρύτητας, δύο σώματα που περιέχουν μάζα προσελκύουν το ένα το άλλο με δύναμη αντίστροφα ανάλογη προς το τετράγωνο της απόστασης που τα χωρίζει.

Το βάρος δύναμης, η βαρυτική δύναμη ή απλά το βάρος είναι ουσιαστικά το ίδιο πράγμα, ωστόσο είναι πολύ κοινό για μας να συγχέουμε τις έννοιες του βάρους και της μάζας, οι οποίες είναι διαφορετικές. Ενώ το βάρος είναι μια δύναμη, μετρούμενη σε Newton (N), η μάζα ενός σώματος είναι η ποσότητα της ύλης που περιέχει, μετρούμενη σε χιλιόγραμμα (kg).

Επίσης πρόσβαση: μάζα x βάρος

Τι είναι το βάρος στη φυσική;

Βάρος είναι δύναμη που προκύπτει από αξιοθεατοβαρυτική ανάμεσα σε δύο σώματα που αποτελούνται από μάζα, γνωρίζοντας αυτό, μπορούμε να το υπολογίσουμε πολλαπλασιασμός ανάμεσα σε ζυμαρικά ενός από αυτά τα σώματα, μετρούμενη σε χιλιόγραμμα, και την επιτάχυνση του

βαρύτητα τοποθεσία, σε m / s². ενώ η μάζα μας παραμένει αμετάβλητο όταν κινούμαστε μεταξύ δύο σημείων με διαφορετικές βαρύτητες, μαςΒάροςαλλαγές.

Ανά παράδειγμα: ένα αντικείμενο 10 kg στη Γη, όπου η βαρύτητα είναι περίπου 9,8 m / s², θα έχει βάρος 98 N, ενώ στη Σελήνη, όπου η βαρύτητα είναι 1,6 m / s², το βάρος αυτού του σώματος θα είναι μόνο 16 N.

Στη Σελήνη, ένας αστροναύτης αισθάνεται ελαφρύτερος, καθώς το βάρος του είναι λιγότερο εκεί.

Κοίταεπίσης:Καταλάβετε γιατί δεν αισθανόμαστε τη Γη να περιστρέφεται

φόρμουλα αντοχής βάρους

Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της αντοχής βάρους είναι αυτός, ελέγξτε το:

Π - βάρος (N)

Μ - μάζα (kg)

σολ - τοπικό βάρος (m / s²)

Ο Βάρος, επειδή είναι δύναμη, é διάνυσμα. Αυτή η δύναμη δείχνει πάντα προς το κέντρο της Γης και είναι υπεύθυνη για να μας κρατήσει κολλημένους στην επιφάνειά της. Ομοίως, ο Ήλιος τραβάει τη Γη προς το κέντρο της, δηλαδή, αυτό το αστέρι ασκεί μεγάλη δύναμη στον πλανήτη μας.

Ο γιατί η γη δεν πέφτει προς τον ήλιο είναι η μεγάλη ταχύτητα με την οποία ο πλανήτης μας περιστρέφεται γύρω από το αστέρι. Επιπλέον, επειδή είναι μια δύναμη που δείχνει πάντα στο κέντρο της τροχιάς της Γης γύρω από τον Ήλιο, τη δύναμη βαρυτική επίδραση που κάνει σε αυτό δεν είναι σε θέση να επηρεάσει το συντελεστή της μεταφραστικής ταχύτητας, μόνο του έννοια.

Βάρος και τρίτος νόμος του Νεύτωνα

Σύμφωνα με την Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα, όταν ασκούμε δύναμη ενάντια σε ένα σώμα, λαμβάνουμε πίσω από την ίδια δύναμη, στην ίδια ένταση και κατεύθυνση, αλλά με την αντίθετη κατεύθυνση. Εφαρμόζεται στο πλαίσιο του βάρους, αυτός ο νόμος υποδεικνύει ότι η δύναμη που η Γη μας ασκεί προς τα κάτω εφαρμόζεται στη Γη προς τα πάνω και ότι είναι σωστή. Εάν η Γη μπορεί να μας τραβήξει προς το κέντρο της, ασκούμε επίσης μια δύναμη με την ίδια ένταση, αλλά προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Ο λόγος που πέφτουμε προς τη Γη, και όχι το αντίστροφο, είναι ο αδράνεια: η μάζα της Γης είναι πολύ μεγαλύτερη από τις μάζες μας, έτσι είναι η τάση να παραμείνετε σε ηρεμία είναι πολύ μεγαλύτερη, έτσι ώστε η επιτάχυνση που αποκτήθηκε, χάρη στη δύναμη βάρους που ασκούμε, να είναι αμελητέα, σχεδόν μηδενική.

ανάγνωσηεπίσης:Τι θα συνέβαινε εάν η Γη σταμάτησε να περιστρέφεται;

κανονικό βάρος και αντοχή

Κανονική δύναμη και η δύναμη και το βάρος συχνά συγχέονται ως ζεύγος δράσης και αντίδρασης. Ωστόσο, αυτές οι δυνάμεις δρουν στο ίδιο σώμα και, ως εκ τούτου, παραβιάζουν την κατάσταση που καθιερώθηκε από τρίτοςνόμοςσεΝεύτο. Στην πραγματικότητα, η κανονική δύναμη είναι ένα δύναμη αντίδρασης συμπίεσης η οποία είναι κατασκευασμένη σε κάποια επιφάνεια, όχι με βαρύ βάρος.

βάρος εργασίας δύναμης

Η εργασία που εκτελείται από μια δύναμη μετρά την ποσότητα ενέργειας που έχει μεταφερθεί μεταξύ δύο ή περισσότερων σωμάτων. Ο τύπος που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της εργασίας της δύναμης βάρους είναι αυτός, ελέγξτε το:

τ - εργασία (J - joule)

Π - βάρος (N - newton)

ρε - μετατόπιση (m - μέτρο)

θ - γωνία μεταξύ δύναμης και βάρους

Ο τύπος μας δείχνει ότι η ποσότητα της εργασίας που γίνεται με τη δύναμη βάρους εξαρτάται από την ένταση αυτής της δύναμης πολλαπλασιαζόμενη με την μετατόπιση, αλλά και από τη γωνία θ, σχηματίζεται μεταξύ μετατόπισης και δύναμης βάρους. Ας δούμε μερικές ειδικές περιπτώσεις:

• Όταν η γωνία θ είναι ίση με 0º: Εάν η δύναμη βάρους και η μετατόπιση σχηματίζουν γωνία 0 μοιρών, η δύναμη βάρους θα είναι θετική, δηλαδή η εργασία της δύναμης βάρους θα παράγει μια αύξηση της κινητικής ενέργειας, όπως όταν ένα αντικείμενο πέφτει προς το κέντρο του Γη.

• Όταν η γωνία θ ισούται με 180º: Σε αυτήν την περίπτωση, η δύναμη βάρους και η μετατόπιση είναι αντίθετα, όπως όταν ρίχνουμε ένα αντικείμενο προς τα πάνω, εδώ στη Γη: όταν το κάνουμε, το σώμα χάνει κινητική ενέργεια, καθώς το έργο είναι αρνητικό, καθώς το συνημίτονο των 180 ° είναι ισοδύναμο έως 1.

• Όταν η γωνία θ ισούται με 90º: Δεδομένου ότι το συνημίτονο των 90 ° είναι 0, η δύναμη βάρους δεν θα λειτουργεί σε κατεύθυνση κάθετες προς αυτήν, όπως όταν περπατάτε οριζόντια. Σε αυτήν την περίπτωση, το βάρος του σώματος δεν θα προκαλέσει καμία αλλαγή στην κινητική του ενέργεια.

Δείτε επίσης: Δείτε τι είναι πιο σημαντικό για τους τρεις νόμους του Νεύτωνα

δύναμη βάρους και βαρύτητα

Ο έλξη της βαρύτητοςΠαγκόσμιος είναι ένα από Οι νόμοι του Νεύτωνα, αυτός ο νόμος αναφέρει ότι όλα τα σώματα προικισμένα με μάζα προσελκύουν το ένα το άλλο σε ζευγάρια, με την ίδια δύναμη. Επιπλέον, αυτός ο νόμος δείχνει ότι η ελκυστική δύναμη μεταξύ των σωμάτων είναι αναλογικάστοπροϊόνσετα δικα σουζυμαρικά και αντιστρόφωςαναλογικάη απόσταση μεταξύ τους τετράγωνο. Δείτε τον γενικό τύπο βαρύτητας:

φά_σολ - βαρυτική δύναμη (Ν)

σολ - καθολική σταθερά βαρύτητας (6.674.10^-11 N.m² / kg²)

Μ και Μ - μάζες σώματος (kg)

ρ - απόσταση μεταξύ σωμάτων (m)

Ο πρώτος τύπος που εμφανίζεται στα αριστερά είναι αυτό που ονομάζουμε νόμος της καθολικής βαρύτητας, σε αυτό, είναι δυνατόν να δούμε ότι, εκτός από τη μάζα m, υπάρχει ο όρος GM / r², αυτός ο όρος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του επιτάχυνσηδίνειβαρύτητα παράγεται από ένα σώμα μάζας M, σε ένα σημείο σε απόσταση r από το κέντρο μάζας του. Επίσης, το γράμμα G είναι μια σταθερά αναλογικότητας που ισχύει για όλα τα σώματα.

Μέσω του τύπου στα δεξιά, όπως φαίνεται στην προηγούμενη εικόνα, είναι δυνατόν να υπολογιστεί η βαρύτητα της Γης στην επιφάνειά του. Για αυτό, θα χρησιμοποιήσουμε τη μάζα της Γης (M = 5.972.10²⁴ kg), η ισημερινή ακτίνα της Γης (r = 6.371.10⁶ m) και η σταθερά βαρύτητας (G = 6.674.10^-11 N.m² / kg²) και έτσι θα μπορέσουμε να εκτιμήσουμε τη βαρύτητα της Γης στην επιφάνειά της:

Το αποτέλεσμα δείχνει ότι Η θεωρία της καθολικής βαρύτητας του Isaac Newton είναι σε θέση να προβλέψει το μέγεθος της βαρύτητας της Γης, και τα αποτελέσματά του είναι συμβατά με εκείνα που μετρώνται από τα πιο ακριβή όργανα.

Το διάγραμμα δείχνει τον τρόπο υπολογισμού της βαρυτικής δύναμης μεταξύ δύο σωμάτων

Δείτε επίσης:Γιατί δεν πέφτει η Σελήνη στη Γη;

Ασκήσεις δύναμης βάρους

Ερώτηση 1) Όσον αφορά τις έννοιες του βάρους και της μάζας, ελέγξτε την ΑΣΦΑΛΗ εναλλακτική λύση:

α) Το βάρος υπολογίζεται με τη μάζα του σώματος πολλαπλασιαζόμενη με την επιτάχυνση της τοπικής βαρύτητας.

β) Το βάρος και η μάζα είναι διαφορετικές φυσικές ποσότητες.

γ) Η δύναμη βάρους δείχνει προς τα κάτω.

δ) Το βάρος είναι μια διανυσματική ποσότητα, μετρούμενη σε Newton.

ε) Η μάζα είναι μια κλιμακωτή ποσότητα που μετράται σε χιλιόγραμμα.

Πρότυπο: Γράμμα Γ

Ανάλυση:

Η μόνη λανθασμένη δήλωση είναι το γράμμα Γ, λέει ότι το βάρος δείχνει κάτω, το οποίο είναι λάθος. Δεδομένου ότι η δύναμη βάρους είναι μια ποσότητα φορέα, ο ορισμός της εξαρτάται από ένα πλαίσιο αναφοράς. Για εμάς, για παράδειγμα, ένα άτομο στην άλλη πλευρά του πλανήτη έχει το βάρος του να δείχνει προς τα πάνω. Θα ήταν σωστό να πούμε ότι το βάρος δείχνει πάντα προς το κέντρο της Γης.

Ερώτηση 2) Στη Σελήνη, όπου η βαρύτητα είναι ίση με 1,6 m / s², το βάρος ενός ατόμου είναι 80 Ν. Στη Γη, όπου η βαρύτητα είναι 9,8 m / s², η μάζα αυτού του ατόμου, σε kg, θα είναι ίση με:

α) 490,0 kg

β) 50,0 kg

γ) 8,2 κιλά

δ) 784,0 κιλά

ε) 128 κιλά

Πρότυπο: Γράμμα Β

Ανάλυση:

Πρώτα πρέπει να υπολογίσουμε τη μάζα του ατόμου με βάση το βάρος και τη βαρύτητά του στη Σελήνη, ελέγξτε:

Από τους παραπάνω υπολογισμούς, διαπιστώνουμε ότι η μάζα αυτού του σώματος είναι ίση με 50 κιλά, ωστόσο, ζητάμε τη μάζα του σώματος στη Γη, η οποία πρέπει να είναι ίση με τη μάζα του αλλού. Έτσι, η σωστή εναλλακτική λύση είναι το γράμμα Β.

Ερώτηση 3) Ένα αντικείμενο έχει βάρος 2231 Β στην επιφάνεια του Δία, όπου η βαρύτητα είναι 24,79 m / s². Ποιο θα πρέπει να είναι το βάρος αυτού του σώματος στον Άρη, όπου η βαρύτητα είναι 3,7 m / s²;

α) 333 Β

β) 90 Β

γ) 900 Β

δ) 370 Β

ε) 221 Β

Πρότυπο: Γράμμα Α

Ανάλυση:

Με βάση τη μάζα και το βάρος του σώματος στον Δία, μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα του στον Άρη, δείτε:

Αφού ανακαλύψουμε τη μάζα σώματος (90 κιλά), εφαρμόζουμε ξανά τον τύπο βάρους, αυτή τη φορά χρησιμοποιώντας τη βαρύτητα του Άρη (3,7 m / s²). Έτσι, διαπιστώνουμε ότι το βάρος αυτού του σώματος στον Άρη πρέπει να είναι 333 Β.

Από εμένα, Rafael Helerbrock