משקל כוח: מה זה, נוסחה ותרגילים

כוחמִשׁקָל של גוף זה כוחכוח משיכה, אטרקטיבי ייחודי, מיוצר בשנייה גוף מסיבי, כמו כדור הארץ, הירח או ה שמש, לדוגמה. על פי חוק הכבידה האוניברסלי, שני גופים המכילים מסה מושכים זה את זה בכוח שביחס הפוך לריבוע המרחק המפריד ביניהם.

משקל כוח, כוח משיכה או פשוט משקל הם ביסודו של דבר אותו דבר, אולם זה די מקובל אצלנו לבלבל בין מושגי המשקל והמסה, שהם שונים. בזמן משקל הוא כוח, נמדד בניוטונים (N), מסת הגוף היא כמות החומר שהוא מכיל, נמדדת בקילוגרמים (ק"ג).

גישה גם: משקל x משקל

מהו משקל בפיזיקה?

מִשׁקָל הוא כוח שנובע מ מְשִׁיכָהכוח משיכה בין שני גופים המורכבים ממסה, בידיעה זו, אנו יכולים לחשב זאת לפי כֶּפֶל בין ה פסטה של אחד הגופים הללו, נמדד בקילוגרמים, והתאוצה של כוח משיכה מיקום, ב- m / s². ואילו המסה שלנו נשארת בלתי משתנה כשאנחנו עוברים בין שתי נקודות עם חומרות שונות, שֶׁלָנוּמִשׁקָלשינויים.

לְכָל דוגמא: אובייקט של 10 ק"ג על פני כדור הארץ, כאשר כוח הכבידה הוא כ- 9.8 מ"ש, יש משקל של 98 נ ', ואילו על הירח, שם הכבידה הוא 1.6 מ"ג / משקל, משקלו של גוף זה יהיה של 16 נ' בלבד.

על הירח, אסטרונאוט מרגיש קל יותר, מכיוון שמשקלו פחות שם.

תראהגַם:להבין מדוע אנחנו לא מרגישים שכדור הארץ מסתובב

נוסחת חוזק משקל

הנוסחה המשמשת לחישוב חוזק המשקל היא זו, בדוק זאת:

פ - משקל (N)

M - מסה (ק"ג)

ז - כוח משיכה מקומי (m / s²)

או מִשׁקָל, כי זה א כוח, é וֶקטוֹר. כוח זה תמיד מצביע לעבר מרכז כדור הארץ ואחראי לשמור אותנו תקועים על פניו. באופן דומה, השמש מושכת את כדור הארץ לכיוון מרכזו, כלומר כוכב זה מפעיל כוח כבד על הפלנטה שלנו.

ה הסיבה מדוע כדור הארץ אינו נופל לעבר השמש היא המהירות הגדולה בה הפלנטה שלנו מקיפה את הכוכב. יתר על כן, מכיוון שמדובר בכוח שמצביע תמיד על מרכז מסלול כדור הארץ סביב השמש, הכוח אפקט הכבידה שהוא עושה על אותו אינו מסוגל להשפיע על המודול של מהירות התרגום, אלא רק שלו לָחוּשׁ.

אל תפסיק עכשיו... יש עוד אחרי הפרסום;)

משקל והחוק השלישי של ניוטון

על פי החוק השלישי של ניוטון, כאשר אנו מפעילים כוח כנגד גוף, אנו מקבלים ממנו חזרה את אותו הכוח, באותה עוצמה וכיוון, אך בכיוון ההפוך. מיושם בהקשר של משקל, חוק זה מצביע על כך שהכוח שכדור הארץ מפעיל עלינו כלפי מטה מוחל על כדור הארץ כלפי מעלה, וזה נכון. אם כדור הארץ מסוגל למשוך אותנו לכיוון מרכזו, אנו גם מפעילים עליו כוח באותה עוצמה, אך בכיוון ההפוך.

הסיבה שאנחנו נופלים לכיוון כדור הארץ, ולא להיפך, היא אִינֶרצִיָה: המסה של כדור הארץ גדולה בהרבה מההמונים שלנו, ולכן שלה הנטייה להישאר במנוחה גדולה בהרבה, כך שהתאוצה הנרכשת על ידה, בזכות כוח המשקל שאנו מפעילים, היא זניחה, כמעט אפסית.

לקרואגַם:מה היה קורה אם כדור הארץ יפסיק להסתובב?

משקל וכוח תקינים

כוח רגיל וכוח ומשקל מתבלבלים לרוב כצמד פעולה ותגובה. עם זאת, כוחות אלה פועלים על אותו גוף ולכן הם מפרים את התנאי שקבעה שְׁלִישִׁיחוֹקבניוטון. למעשה, הכוח הרגיל הוא א כוח תגובה דחיסה שנעשה על גבי משטח כלשהו, ​​לא לפי משקל כוח.

משקל עבודה כוח

העבודה שמבוצעת על ידי כוח מודדת את כמות האנרגיה שהועברה בין שני גופים או יותר. הנוסחה המשמשת לחישוב עבודת כוח המשקל היא זו, בדוק זאת:

τ - עבודה (J - joule)

פ - משקל (N - ניוטון)

ד - עקירה (מ '- מטר)

θ - זווית בין חוזק למשקל

הנוסחה מראה לנו שכמות העבודה שנעשתה על ידי כוח המשקל תלויה בעוצמת אותו כוח מוכפל בתזוזה, אך גם בזווית θ, נוצר בין תזוזה לכוח משקל. בואו לבדוק כמה מקרים מיוחדים:

• כאשר הזווית θ שווה ל- 0º: אם כוח המשקל והתזוזה יוצרים זווית של 0 מעלות, כוח המשקל יהיה חיובי, כלומר העבודה מכוח המשקל תייצר עלייה באנרגיה הקינטית, כמו כאשר אובייקט נופל לכיוון מרכז ה כדור הארץ.

• כאשר הזווית θ שווה ל 180 °: במקרה זה, כוח המשקל והתזוזה מנוגדים, כמו כשאנחנו זורקים חפץ כלפי מעלה, כאן על כדור הארץ: כאשר אנו עושים זאת, הגוף מאבד אנרגיה קינטית, מכיוון שהעבודה היא שלילית, שכן הקוסינוס של 180 ° שווה ערך ל -1.

• כאשר הזווית θ שווה ל 90 º: מכיוון שהקוסינוס 90 ° הוא 0, כוח המשקל לא יעבוד בכיוונים בניצב אליו, כמו למשל הליכה אופקית. במקרה זה, משקל הגוף לא ייצור שום שינוי באנרגיה הקינטית שלו.

ראה גם: בדוק מה הכי חשוב בשלושת החוקים של ניוטון

משקל כוח וכוח משיכה

ה כּוֹחַ הַכּוֹבֶדאוניברסלי אחד מ חוקי ניוטון, חוק זה קובע כי כל הגופים המצויים במסה מושכים זה את זה בזוגות, באותו כוח. יתר על כן, חוק זה מצביע על כך שהכוח האטרקטיבי בין גופים הוא יַחֲסִיאל המוצרבשֶׁלְךָפסטות ו בְּיַחַס הָפוּךיַחֲסִיהמרחק ביניהם בריבוע. בדוק את נוסחת הגרביטציה האוניברסלית:

F_ז - כוח משיכה (N)

ז - קבוע כוח משיכה אוניברסלי (6.674.10^-11 N.m² / ק"ג²)

M ו M - מסת גוף (ק"ג)

ר - מרחק בין גופים (מ ')

הנוסחה הראשונה שמוצגת משמאל היא מה שאנו מכנים חוק הכבידה האוניברסלי, אתה יכול לראות שבנוסף למסה m יש את המונח GM / r², מונח זה משמש לחישוב תְאוּצָהנותןכוח משיכה מיוצר על ידי גוף מסה M, בנקודה במרחק r ממרכז המסה שלה. יתר על כן, האות G היא קבוע מידתיות המתייחס לכל הגופים.

דרך הנוסחה מימין, המוצגת באיור הקודם, אפשר לחשב את כוח המשיכה של כדור הארץ על פניו. לשם כך נשתמש במסת כדור הארץ (M = 5.972.10²⁴ ק"ג), הרדיוס המשווני של כדור הארץ (r = 6.371.10⁶ מ ') וקבוע הכבידה (G = 6.674.10^-11 N.m² / kg²), וכך נוכל לאמוד את כוח המשיכה של כדור הארץ על פניו:

התוצאה מראה זאת התיאוריה של אייזיק ניוטון על כוח המשיכה האוניברסלי מסוגלת לחזות את גודל כוח המשיכה של כדור הארץ, ותוצאותיה תואמות לתוצאות שנמדדו על ידי המכשירים המדויקים ביותר.

התרשים מראה כיצד לחשב כוח כוח משיכה בין שני גופים

ראה גם:מדוע הירח לא נופל לכדור הארץ?

תרגילי חוזק במשקל

שאלה 1) לגבי המושגים משקל ומסה, בדוק את החלופה שגויה:

א) משקל מחושב על ידי מסת הגוף כפול האצת כוח המשיכה המקומי.

ב) משקל ומסה הם כמויות פיזיקליות שונות.

ג) כוח המשקל מצביע כלפי מטה.

ד) משקל הוא כמות וקטורית, הנמדדת בניוטון.

ה) מסה היא כמות סקלרית הנמדדת בקילוגרמים.

תבנית: אות ג '

פתרון הבעיה:

ההצהרה השגויה היחידה היא האות C, היא אומרת שהמשקל מצביע כלפי מטה, וזה לא נכון. מכיוון שכוח המשקל הוא גודל וקטורי, הגדרתו תלויה במסגרת התייחסות. עבורנו, למשל, אדם בצד השני של העולם משקלו מכוון כלפי מעלה. נכון יהיה לומר שהמשקל תמיד מצביע על מרכז כדור הארץ.

שאלה 2) על הירח, שם כוח הכבידה שווה ל- 1.6 מ / ש², משקל האדם הוא 80 נ '. בכדור הארץ, שם כוח הכבידה הוא 9.8 מ '/ מ"ר, המסה של אדם זה, בק"ג, תהיה שווה ל:

א) 490.0 ק"ג

ב) 50.0 ק"ג

ג) 8.2 ק"ג

ד) 784.0 ק"ג

ה) 128 ק"ג

תבנית: אות ב '

פתרון הבעיה:

ראשית עלינו לחשב את מסת האדם בהתבסס על משקלו וכוח המשיכה שלו על הירח, לבדוק:

מתוך החישובים הנ"ל אנו מוצאים כי מסת הגוף הזה שווה ל 50 ק"ג, אולם אנו מבקשים את מסת הגוף על פני כדור הארץ, אשר חייבת להיות שווה למסתו במקום אחר. לפיכך, האלטרנטיבה הנכונה היא האות ב '.

שאלה 3) לאובייקט משקל של 2231 N על פני צדק, שם כוח הכבידה הוא 24.79 מ '/ s². מה משקלו של גוף זה צריך להיות על מאדים, שם הכבידה היא 3.7 מ / ש²?

א) 333 נ

ב) 90 נ '

ג) 900 נ '

ד) 370 נ

ה) 221 נ

תבנית: מכתב

פתרון הבעיה:

בהתבסס על מסת ומשקל הגוף ביופיטר, אנו יכולים לחשב את מסתו במאדים, ראה:

לאחר שגילינו את מסת הגוף (90 ק"ג), אנו מיישמים את נוסחת המשקל שוב, הפעם תוך שימוש בכוח המשיכה של מאדים (3.7 מ / ש"ר). לפיכך, אנו מוצאים כי משקלו של גוף זה על מאדים חייב להיות 333 נ '.

על ידי רפאל הלרברוק