ความแข็งแกร่งน้ำหนัก ของร่างกายคือ ความแข็งแกร่งแรงโน้มถ่วง มีเสน่ห์เฉพาะตัว ผลิตโดยวินาที ร่างใหญ่เช่น โลก ดวงจันทร์ หรือ อา, ตัวอย่างเช่น. ให้เป็นไปตาม กฎความโน้มถ่วงสากลวัตถุสองชิ้นที่มีมวลดึงดูดซึ่งกันและกันด้วยแรงแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางที่แยกตัวออกจากกัน
โดยพื้นฐานแล้วน้ำหนักของแรง แรงโน้มถ่วง หรือน้ำหนักเป็นเพียงสิ่งเดียวกัน อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติที่เราจะสับสนกับแนวคิดเรื่องน้ำหนักและมวล ซึ่งแตกต่างกัน ในขณะที่ น้ำหนักคือแรงซึ่งวัดเป็นนิวตัน (N) มวลของร่างกายคือปริมาณของสสารที่บรรจุอยู่ในหน่วยกิโลกรัม (กก.)
เข้าถึงด้วย: มวล x น้ำหนัก
น้ำหนักในฟิสิกส์คืออะไร?
น้ำหนัก คือ ความแข็งแกร่ง ที่เกิดจาก สถานที่ท่องเที่ยวแรงโน้มถ่วง ระหว่างร่างทั้งสองอันประกอบด้วยมวล เมื่อรู้อย่างนี้แล้ว เราก็คำนวณได้โดย การคูณ ระหว่าง พาสต้า ของวัตถุเหล่านี้อย่างใดอย่างหนึ่ง โดยมีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัม และความเร่งของ แรงโน้มถ่วง ตำแหน่ง หน่วยเป็นเมตร/วินาที² ในขณะที่มวลของเรายังคงอยู่ ค่าคงที่ เมื่อเราเคลื่อนที่ไปมาระหว่างจุดสองจุดที่มีความรุนแรงต่างกัน ของเราน้ำหนักการเปลี่ยนแปลง
ต่อ ตัวอย่าง: วัตถุ 10 กก. บนโลกที่มีแรงโน้มถ่วงประมาณ 9.8 ม./วินาที² จะมีน้ำหนัก 98 นิวตัน ในขณะที่บนดวงจันทร์ซึ่งมีแรงโน้มถ่วง 1.6 เมตร/วินาที² น้ำหนักของวัตถุนี้จะมีเพียง 16 นิวตัน
ดูยัง:เข้าใจว่าทำไมเราไม่รู้สึกว่าโลกหมุนไป
สูตรรับน้ำหนัก
สูตรที่ใช้คำนวณความแรงของน้ำหนักคือ ให้ลองดู:
พี - น้ำหนัก (N)
ม - มวล (กก.)
g - แรงโน้มถ่วงท้องถิ่น (m/s²)
อู๋ น้ำหนักเพราะมันคือ ความแข็งแกร่ง, é เวกเตอร์ แรงนี้ชี้ไปที่ศูนย์กลางของโลกเสมอและมีหน้าที่ทำให้เราติดอยู่บนพื้นผิวของมัน ในทำนองเดียวกัน ดวงอาทิตย์ดึงโลกเข้าหาศูนย์กลาง กล่าวคือ ดาวดวงนี้ใช้กำลังมหาศาลบนดาวเคราะห์ของเรา
THE ทำไมโลกไม่ตกสู่ดวงอาทิตย์ towards คือความเร็วมหาศาลที่ดาวเคราะห์ของเราโคจรรอบดาวฤกษ์ นอกจากนี้ เนื่องจากเป็นแรงที่มักจะชี้ไปที่ศูนย์กลางของวิถีโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดที่กระทำต่อสิ่งนั้นไม่สามารถส่งผลต่อโมดูลัสของความเร็วการแปลได้เพียงเท่านั้น ความรู้สึก
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
น้ำหนักและกฎข้อที่สามของนิวตัน
ให้เป็นไปตาม กฎข้อที่สามของนิวตันเมื่อเราออกแรงใส่ร่างกาย เราก็จะได้รับพลังเดิมกลับมาจากมัน ในระดับความรุนแรงและทิศทางเดียวกัน แต่มีทิศทางตรงกันข้าม ใช้ในบริบทของน้ำหนัก กฎข้อนี้บ่งชี้ว่าแรงที่โลกใส่เราลงไปนั้นถูกนำไปใช้กับโลกที่อยู่ด้านบน และนั่นก็ถูกต้อง หากโลกสามารถดึงเราเข้าหาศูนย์กลางได้ เราก็ออกแรงผลักไปยังมันที่มีความเข้มข้นเท่ากัน แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม
เหตุผลที่เราตกลงสู่พื้นโลก ไม่ใช่ในทางกลับกัน คือ is ความเฉื่อย: มวลของโลกใหญ่กว่ามวลของเรามาก ดังนั้น แนวโน้มที่จะอยู่นิ่งมีมากขึ้นดังนั้นการเร่งความเร็วที่ได้มาโดยแรงน้ำหนักที่เราออกแรงนั้นไม่สำคัญเลยเกือบเป็นศูนย์
อ่านยัง:จะเกิดอะไรขึ้นถ้าโลกหยุดหมุน?
น้ำหนักและกำลังปกติ
แรงปกติ และความแข็งแรงและน้ำหนักมักจะสับสนเป็นคู่การกระทำและปฏิกิริยา อย่างไรก็ตาม แรงเหล่านี้กระทำต่อร่างกายเดียวกัน ดังนั้นจึงละเมิดเงื่อนไขที่กำหนดโดย ที่สามกฎหมายในนิวตัน. อันที่จริง แรงตั้งฉากคือ a แรงปฏิกิริยาอัด ซึ่งทำบนพื้นผิวบางส่วนไม่ใช่ด้วยน้ำหนักแรง
น้ำหนักงานแรง
งานที่ดำเนินการโดยแรงจะวัดปริมาณพลังงานที่ถ่ายโอนระหว่างวัตถุสองชิ้นขึ้นไป สูตรที่ใช้ในการคำนวณแรงน้ำหนักมีดังนี้
τ - งาน (เจ - จูล)
พี - น้ำหนัก (N - นิวตัน)
d - การกระจัด (ม. - เมตร)
θ - มุมระหว่างความแข็งแรงและน้ำหนัก
สูตรแสดงให้เราเห็นว่าปริมาณงานที่ทำโดยแรงน้ำหนักขึ้นอยู่กับความเข้มของแรงนั้นคูณด้วยการกระจัด แต่ยังขึ้นกับมุมด้วย θ, เกิดขึ้นระหว่างการกระจัดและแรงน้ำหนัก ลองดูกรณีพิเศษบางอย่าง:
เมื่อมุม θ เท่ากับ0º: ถ้าแรงน้ำหนักและการกระจัดเป็นมุม 0 องศา แรงน้ำหนักจะเป็นบวก นั่นคือ งาน ของแรงน้ำหนักจะทำให้พลังงานจลน์เพิ่มขึ้น เช่น เมื่อวัตถุตกลงสู่ศูนย์กลางของ โลก.
เมื่อมุม θ เท่ากับ 180º: ในกรณีนี้ แรงน้ำหนักและการกระจัดจะตรงกันข้าม เมื่อเราโยนวัตถุขึ้นไปบนโลก: เมื่อเราทำเช่นนั้นร่างกายจะสูญเสียพลังงานจลน์เนื่องจากงานเป็นลบเนื่องจากโคไซน์ของ 180° มีค่าเท่ากัน ถึง 1
เมื่อมุม θ เท่ากับ90º: เนื่องจากโคไซน์ของ 90° เป็น 0 แรงถ่วงน้ำหนักจะไม่ทำงานในทิศทางตั้งฉากกับมัน เช่น เมื่อเดินในแนวนอน ในกรณีนี้ น้ำหนักของร่างกายจะไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในพลังงานจลน์
ดูด้วย: มาดูกันว่าอะไรสำคัญที่สุดเกี่ยวกับกฎสามข้อของนิวตัน
แรงน้ำหนักและความโน้มถ่วง
THE แรงโน้มถ่วงสากล เป็นหนึ่งใน กฎของนิวตันกฎหมายนี้ระบุว่าวัตถุทั้งหมดที่มีมวลดึงดูดกันเป็นคู่ ๆ ด้วยแรงเท่ากัน นอกจากนี้ กฎหมายฉบับนี้ระบุว่าแรงดึงดูดระหว่างร่างกายคือ สัดส่วนถึงสินค้าในของคุณพาสต้า และ ผกผันสัดส่วนระยะห่างระหว่างพวกเขากำลังสอง. ตรวจสอบสูตรแรงโน้มถ่วงสากล:
FG - แรงโน้มถ่วง (N)
G - ค่าคงที่ความโน้มถ่วงสากล (6.674.10-11 ตร.ม./กก.²)
เอ็ม และ ม - มวลกาย (กก.)
r - ระยะห่างระหว่างร่างกาย (ม.)
สูตรแรกที่แสดงทางด้านซ้ายคือสิ่งที่เราเรียกว่า กฎความโน้มถ่วงสากลในนั้น จะเห็นว่า นอกจากมวล m แล้ว ยังมีคำว่า GM/r² ซึ่งใช้คำนี้ในการคำนวณหา อัตราเร่งให้แรงโน้มถ่วง เกิดจากวัตถุมวล M ณ จุดที่ระยะทาง r จากจุดศูนย์กลางมวล นอกจากนี้ ตัวอักษร G ยังเป็นค่าคงที่ตามสัดส่วนที่ใช้กับเนื้อหาทั้งหมด
ผ่านสูตรด้านขวาที่แสดงในรูปที่แล้ว สามารถคำนวณแรงโน้มถ่วงของโลกได้ บนพื้นผิวของมัน สำหรับสิ่งนี้ เราจะใช้ประโยชน์จากมวลของโลก (M = 5.972.1024 กก.) รัศมีเส้นศูนย์สูตรของโลก (r = 6.371.106 m) และค่าคงที่โน้มถ่วง (G = 6.674.10-11 N.m²/kg²) ดังนั้นเราจึงสามารถประมาณแรงโน้มถ่วงของโลกบนพื้นผิวของมันได้:
ผลปรากฏว่า ทฤษฎีความโน้มถ่วงสากลของไอแซก นิวตัน สามารถทำนายขนาดแรงโน้มถ่วงของโลกได้ และผลลัพธ์ที่ได้นั้นเข้ากันได้กับอุปกรณ์ที่วัดได้อย่างแม่นยำที่สุด
ดูด้วย:ทำไมดวงจันทร์ไม่ตกลงสู่พื้นโลก?
แบบฝึกหัดความแข็งแรงของน้ำหนัก
คำถามที่ 1) เกี่ยวกับแนวคิดเรื่องน้ำหนักและมวล ให้ตรวจสอบทางเลือกที่ไม่ถูกต้อง:
ก) น้ำหนักคำนวณโดยมวลของร่างกายคูณด้วยความเร่งของแรงโน้มถ่วงเฉพาะที่
b) น้ำหนักและมวลเป็นปริมาณทางกายภาพที่แตกต่างกัน
c) แรงน้ำหนักชี้ลง
d) น้ำหนักเป็นปริมาณเวกเตอร์ ซึ่งวัดเป็นนิวตัน
จ) มวลคือปริมาณสเกลาร์ที่วัดเป็นกิโลกรัม
แม่แบบ: จดหมาย C
ความละเอียด:
ข้อความที่ไม่ถูกต้องเพียงอย่างเดียวคือตัวอักษร C ที่ระบุว่าน้ำหนักชี้ลงซึ่งไม่ถูกต้อง เนื่องจากแรงน้ำหนักเป็นปริมาณเวกเตอร์ คำจำกัดความจึงขึ้นอยู่กับกรอบอ้างอิง ตัวอย่างเช่น สำหรับเรา คนที่อยู่อีกซีกโลกยกน้ำหนักขึ้น เป็นการถูกต้องที่จะบอกว่าน้ำหนักชี้ไปที่ศูนย์กลางของโลกเสมอ
คำถามที่ 2) บนดวงจันทร์ที่แรงโน้มถ่วงเท่ากับ 1.6 เมตร/วินาที² น้ำหนักของบุคคลคือ 80 นิวตัน บนโลกที่แรงโน้มถ่วงอยู่ที่ 9.8 เมตร/วินาที² มวลของบุคคลนี้มีหน่วยเป็นกิโลกรัม จะเท่ากับ:
ก) 490.0 กก.
ข) 50.0 กก.
ค) 8.2 กก.
ง) 784.0 กก.
จ) 128 กก.
แม่แบบ: จดหมายข
ความละเอียด:
อันดับแรก เราต้องคำนวณมวลของบุคคลตามน้ำหนักและแรงโน้มถ่วงบนดวงจันทร์ ตรวจสอบ:
จากการคำนวณข้างต้น เราพบว่ามวลของวัตถุนี้มีค่าเท่ากับ 50 กิโลกรัม อย่างไรก็ตาม เราขอมวลของวัตถุบนโลกซึ่งจะต้องเท่ากับมวลของมันที่อื่น ดังนั้น ทางเลือกที่ถูกต้องคือตัวอักษร B
คำถามที่ 3) วัตถุมีน้ำหนัก 2231 นิวตันบนพื้นผิวของดาวพฤหัสบดี โดยแรงโน้มถ่วงอยู่ที่ 24.79 ม./วินาที² น้ำหนักของร่างนี้ควรอยู่บนดาวอังคาร โดยที่แรงโน้มถ่วงอยู่ที่ 3.7 เมตร/วินาที²
ก) 333 ไม่มี
ข) 90 N
ค) 900 N
ง) 370 N
จ) 221 น
แม่แบบ: จดหมาย
ความละเอียด:
จากมวลและน้ำหนักของร่างกายบนดาวพฤหัสบดี เราสามารถคำนวณมวลของมันบนดาวอังคารได้ ดู:
หลังจากที่เราค้นพบมวลกายแล้ว (90 กก.) เราก็ใช้สูตรน้ำหนักอีกครั้ง คราวนี้โดยใช้แรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร (3.7 ม./วินาที²) ดังนั้นเราจึงพบว่าน้ำหนักของวัตถุบนดาวอังคารต้องเท่ากับ 333 นิวตัน
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
