Вес тела и невесомость

Действие гравитации Земли приводит к тому, что у тел на Земле появляется вес. В обиходе это понятие неотличимо от понятий «масса» и «сила тяжести». Однако в физике эти понятия различаются. Кратко рассмотрим определение понятия «вес» и особенности этого явления.

Сущность веса тела

Как известно из курса физики в 10 классе, любое тело, находящееся на Земле, испытывает действие силы тяжести. Однако далеко не в любом случае сила тяжести приводит к движению тела. В большинстве случаев на тело действует еще одна сила, уравновешивающая силу тяжести. Эта уравновешивающая сила называется реакцией опоры. Равнодействующая силы тяжести и реакции опоры равна нулю, поэтому тело покоится.

А согласно третьему закону Ньютона, раз существует сила реакции опоры, должна существовать равная ей сила, действующая на саму опору.

Сила, с которой тело действует на опору или подвес, называется весом тела.

Вес тела

Рис. 1. Вес тела.

Особенности веса тела

Из приведенного определения можно выделить важные особенности веса тела, отличающего его от близких понятий.

  • Во-первых, вес — это сила. Этим он отличается от понятия «масса». Масса — это мера инертности тела, и она не зависит от того, есть ли у тела опора. Вес — это мера взаимодействия тел, без взаимодействия ее не будет.
  • Во-вторых, сила тяжести приложена к самому телу, а вес — к опоре.
  • В-третьих, сила тяжести зависит только от массы тела и от ускорения свободного падения. Вес же зависит от всех сил, приложенных к телу, в том числе от архимедовой силы (если тело находится в воздухе или в воде) и от силы инерции (если тело движется с ускорением).
  • В-четвертых, поскольку вес — это сила, с которой тело действует на опору, то без опоры не может быть веса.

Фактически, вес — это частный случай силы упругости.

Сила упругости

Рис. 2. Сила упругости.

Невесомость

Из четвертой из указанных особенностей следует, что если у тела нет опоры, то у него отсутствует вес, реакции опоры также нет. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости. В таком состоянии отсутствует как вес, так и реакция опоры. Заметим, что масса тела и сила тяжести остаются прежними. Поэтому тело в состоянии невесомости будет двигаться равноускоренно по направлению действия силы тяжести.

Наиболее известный пример движения в невесомости — это движение космического корабля по орбите. Единственная сила, которая на него действует, — это сила тяжести. Она сообщает кораблю центростремительное ускорение, благодаря которому орбита имеет круговую или эллиптическую форму.

Однако, для исследования веса тела и невесомости не обязательно запускать космические корабли. Любое тело в начале падения движется без опоры, а значит, находится в состоянии невесомости. Правда, время нахождения в таком состоянии невелико. По мере набора скорости, на тело начинает действовать сила сопротивления воздуха, которая представляет собой опору, и у тела появляется вес.

Полноценное (хотя и очень кратковременное) состояние невесомости испытывает человек во время обычного прыжка.

Невесомость

Рис. 3. Невесомость.

Что мы узнали?

Вес — это сила, с которой тело действует на опору. В отличие от силы тяжести, которая действует независимо от опоры, для существования веса опора необходима. Фактически, вес — это частный случай силы упругости. Если тело не имеет опоры, оно находится в состоянии невесомости.

Тест по теме

  1. Вопрос 1 из 5

    Сила, с которой тело действует на опору, называется:

Начать тест(новая вкладка)
Доска почёта
Чтобы попасть сюда - пройдите тест.
    Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.6. Всего получено оценок: 58.

Предметы