Формула за тежину тијела за одмор и убрзавање. Решавање проблема

19. 5. 2019.

Од давнина, људи су приметили да сваки предмет бачен према горе неизбежно пада на земљу. Овај феномен у модерној физици описан је у оквиру класичне механике уз употребу концепта гравитационе привлачности наше планете свих околних тела. Тежина тела је уско повезана са гравитацијом. У овом чланку ћемо размотрити ову физичку величину и дати формуле тежине.

Шта је телесна тежина?

Прије давања формуле тежине у физици, разматрамо дефиницију саме количине. Тежина је сила којом тело делује на ослонац или истеже суспензију на коју је причвршћена. То је основна разлика између тежине и тежине. Ово друго је физичка карактеристика инерцијалних својстава објеката. Маса је инхерентно својство тијела, али тежина је варијабилна вриједност, јер зависи од карактеристика гравитационог поља у којем се налази предметно тијело.

Пример ефекта тежине је ситуација када стојимо на ваги. Иако су ови калибрисани на такав начин да показују масу у килограмима, у стварности, управо је тежина којом наше тело врши притисак на ваге.

Мерење телесне тежине

Други пример је мерење предмета уз помоћ ручног опружног баланса, који се назива галоп. Предмет који лебди на уређају пружа опругу све док јачина њене еластичности не уравнотежи тежину тела. Ове скале, као и претходне, калибрирају се на масовној скали.

Формула за мировање тјелесне тежине

Средином КСВИИ века, посматрајући понашање небеских тела (планете, природни сателити, комете) и користећи експерименталне податке, Исак Њутн је формулисао закон света. Захваљујући овом закону, постало је могуће нумерички израчунати гравитационе силе са којима тела интерагују у природи. Према овом закону, сила гравитације Ф т на површини било које планете може се израчунати по формули:

Ф т = м * г

Где је м маса тела, г је линеарно убрзање, које планета комуницира са свим телима која се налазе у близини. За Земљу је једнака 9,81 м / с 2 . Одмах ћемо приметити да величина г не зависи од масе, већ зависи од удаљености до планете, смањујући се као њен квадрат.

Када је било које тијело масе м на површини, на примјер, чаша воде је на столу, онда на њу дјелују двије силе:

  • гравитација Ф т ;
  • реакције подршке Н.

Пошто се тело не креће нигде и мирује, обе силе су супротне у правцу и једнаке величине, то јест:

  • Ф т = Н

Према дефиницији тежине, формула за њу има облик:

П = Н = Ф т = м * г

То је са силом Ф т да чаша воде притисне на сто.

Слободан пад и телесна тежина

Направимо следећи ментални експеримент: претпоставимо да је камен одређене масе м стављен у дрвену кутију, а онда је бачен са висине. Колико тежине ће камен имати у процесу слободног пада?

Да би одговорили на ово питање, напишите основну динамичку једнаџбу. У овом случају изгледа као:

м * а = Ф т - Н

Овде је а убрзање са којим кутија и камен падају. У случају слободног пада, ово убрзање је једнако г. Онда добијамо:

м * г = м * г - Н =>

Н = 0

То јест, сила реакције носача је нула. Овај закључак једначине кретања сугерише да камен током слободног пада неће притиснути на дно кутије, тј. Његова тежина ће бити једнака нули. Ова ситуација је уочена у свемирским станицама гдје се центрифугална сила и гравитација међусобно уравнотежују.

Стање бестежинског стања

За кретање са произвољним убрзањем, масена формула добија облик:

П = м * (а - г)

Решавање проблема

Познато је да је при лансирању ракете његово убрзање 40 м / с 2 . Потребно је одредити тежину космонаута који је у њој, ако је његова маса једнака 70 кг.

За почетак, уписујемо Невтонов други закон за дотични проблем. Имамо:

м * а = Н - м * г

Овде је сила гравитације усмерена против убрзања, а реакција ослонца - дуж вектора убрзања. Из ове једнакости добијамо:

П = Н = м * (г + а)

Лансирање ракете

Замјењујући податке, утврдили смо да ће тежина астронаута за вријеме лансирања ракете бити једнака 3486.7 Н. Ако би астронаут дошао на вагу тијеком лансирања, показао би вриједност његове масе од 355,4 кг.