Formula za tehtanje telesa za počitek in pospeševanje. Reševanje problemov

Od antičnih časov so ljudje opazili, da vsak predmet, ki je vržen navzgor, neizogibno pade na tla. Ta pojav v sodobni fiziki je opisan v okviru klasične mehanike z uporabo koncepta gravitacijskega privlačenja našega planeta vseh okoliških teles. Telesna teža je tesno povezana s težo. V tem članku bomo upoštevali to fizično količino in dali formule teže.

Kaj je telesna teža?

Pred podajanjem teže v fiziki upoštevamo definicijo same količine. Teža je sila, s katero telo deluje na oporo ali raztegne vzmetenje, na katero je pritrjeno. To je temeljna razlika med telesno težo in težo. Slednje je fizikalna značilnost inercialnih lastnosti predmetov. Masa je lastna lastnost teles, toda teža je spremenljiva vrednost, saj je odvisna od značilnosti gravitacijskega polja, v katerem se nahaja zadevno telo.

Primer učinka teže je stanje, ko stojimo na tehtnici. Čeprav so slednje kalibrirane tako, da kažejo maso v kilogramih, v resnici pa je ravno teža, s katero naše telo pritiska na tehtnice.

Drug primer je tehtanje predmetov s pomočjo ročnega vzmetnega ravnotežja, ki se imenuje galop. Predmet, obešen na napravi, razteza vzmet, dokler moč njene elastičnosti ne uravnoteži teže telesa. Te lestvice, tako kot prejšnje, so umerjene na masovni ravni.

Formula za mirovanje telesne teže

Sredi XVII. Stoletja, ko je opazoval vedenje nebesnih teles (planete, naravne satelite, komete) in s pomočjo eksperimentalnih podatkov, je Isaac Newton oblikoval pravo sveta. Zahvaljujoč temu zakonu je bilo mogoče numerično izračunati gravitacijske sile, s katerimi telesa delujejo v naravi. V skladu s tem zakonom lahko gravitacijsko silo F _t na površini katerega koli planeta izračunamo po formuli:

_Ft = m * g

Kjer je m masa telesa, je g linearni pospešek, ki ga planet komunicira z vsemi telesi, ki se nahajajo v njeni bližini. Za Zemljo je enaka 9,81 m / s2. Takoj opazimo, da magnituda g ni odvisna od mase, ampak je odvisna od razdalje do planeta, saj se zmanjšuje kot kvadrat.

Kadar je na površini katero koli telo mase m, na primer, je na mizi kozarec vode, potem nanj delita dve sili:

• gravitacija F _t ;
• podporne reakcije N.

Ker se telo ne premika nikjer in je v mirovanju, sta obe sili nasproti v smeri in enaki po velikosti, to je:

• F _t = N

V skladu z opredelitvijo teže je formula za to:

P = N = F _t = m * g

To je s silo F _{t, da} kozarec vode stisne na mizo.

Prosti padec in telesna teža

Vzemimo naslednji miselni eksperiment: predpostavimo, da je bil kamen določene mase m postavljen v leseno škatlo, nato pa je bil vrnjen z višine. Koliko teže bo imel kamen v procesu prostega padca?

Za odgovor na to vprašanje napišite osnovno dinamično enačbo. V tem primeru izgleda tako:

m * a = F _t - N

Tu je a pospešek, s katerim padata škatla in kamen. V primeru prostega padca je ta pospešek enak g. Potem dobimo:

m * g = m * g - N =>

N = 0

To pomeni, da je reakcijska sila nosilca enaka nič. Ta zaključek enačbe gibanja kaže, da kamen med prostim padcem ne bo pritisnil na dno škatle, kar pomeni, da bo njegova teža enaka nič. To stanje je opaziti v vesoljskih postajah, kjer se centrifugalna sila in težnost medsebojno uravnotežita.

Za gibanje s poljubnim pospeškom navzdol je masna formula v obliki:

P = m * (a - g)

Reševanje problemov

Znano je, da je med zagonom rakete njegov pospešek 40 m / s ² . Potrebno je določiti težo kozmonavta, ki je v njem, če je njegova masa enaka 70 kg.

Za začetek bomo zapisali Newtonov drugi zakon za zadevni problem. Imamo:

m * a = N - m * g

Tu je sila gravitacije usmerjena proti pospešku in reakcija podpore - vzdolž vektorja pospeševanja. Iz te enakosti dobimo:

P = N = m * (g + a)

Če nadomestimo podatke, ugotovimo, da bo teža astronavta med izstrelitvijo rakete enaka 3486,7 N. Če bi astronavt med lansiranjem prišel na tehtnico, bi pokazal vrednost svoje mase 355,4 kg.