Formula za težinu tijela za odmor i ubrzavanje. Rješavanje problema

Od davnina, ljudi su primijetili da svaki predmet bačen prema gore neizbježno pada na zemlju. Ovaj fenomen u suvremenoj fizici opisan je u okviru klasične mehanike uz uporabu koncepta gravitacijskog privlačenja našeg planeta svih okolnih tijela. Tjelesna težina je usko povezana s gravitacijom. U ovom članku razmatramo tu fizičku veličinu i dajemo formule mase.

Što je tjelesna težina?

Prije davanja formule težine u fizici, razmatramo definiciju same količine. Težina je sila kojom tijelo djeluje na nosač ili rasteže ovjes na koji je pričvršćena. To je temeljna razlika između tjelesne težine i težine. Potonje je fizikalna karakteristika inercijalnih svojstava objekata. Masa je inherentno svojstvo tijela, ali težina je varijabilna vrijednost, jer ovisi o karakteristikama gravitacijskog polja u kojem se nalazi dotično tijelo.

Primjer učinka težine je situacija kada stojimo na vagi. Iako su potonji kalibrirani na takav način da pokazuju masu u kilogramima, u stvarnosti, upravo je težina kojom naše tijelo vrši pritisak na vage.

Drugi primjer je vaganje predmeta uz pomoć ručne opruge, koja se naziva galop. Predmet koji je suspendiran s uređaja rasteže oprugu sve dok jačina njezine elastičnosti ne uravnotežuje težinu tijela. Ove skale, kao i prethodne, kalibriraju se na masovnoj razini.

Formula za mirovanje tjelesne težine

Sredinom XVII. Stoljeća, promatrajući ponašanje nebeskih tijela (planeta, prirodnih satelita, kometa) i koristeći eksperimentalne podatke, Isaac Newton je formulirao zakon svijeta. Zahvaljujući ovom zakonu, postalo je moguće numerički izračunati gravitacijske sile s kojima tijela djeluju u prirodi. Prema ovom zakonu, sila gravitacije F _t na površini bilo kojeg planeta može se izračunati pomoću formule:

Ft = m * g

Gdje je m masa tijela, g je linearno ubrzanje koje planet komunicira sa svim tijelima koja se nalaze u blizini. Za Zemlju je jednaka 9,81 m / s ² . Odmah ćemo primijetiti da veličina g ne ovisi o masi, već ovisi o udaljenosti od planeta, smanjujući se kao njegov trg.

Kada je bilo koje tijelo mase m na površini, na primjer, čaša vode je na stolu, tada na nju djeluju dvije sile:

• gravitacija F _t ;
• reakcije podrške N.

Budući da se tijelo ne kreće nigdje i miruje, obje sile su suprotne u smjeru i jednake veličine, to jest:

• Ft = N

Prema definiciji težine, formula za nju ima oblik:

P = N = Ft = m * g

To je sa silom F _{t da} čaša vode pritisne na stol.

Slobodan pad i tjelesna težina

Napravimo sljedeći mentalni eksperiment: pretpostavimo da je kamen određene mase m stavljen u drvenu kutiju, a onda je bačen s visine. Koliko će kamen imati kamen u procesu slobodnog pada?

Da biste odgovorili na ovo pitanje, napišite osnovnu dinamičku jednadžbu. U ovom slučaju izgleda ovako:

m * a = Ft - N

Ovdje je a ubrzanje s kojim kutija i kamen padaju. U slučaju slobodnog pada, ovo ubrzanje je jednako g. Tada ćemo dobiti:

m * g = m * g - N =>

N = 0

To jest, sila reakcije nosača je nula. Ovaj zaključak jednadžbe gibanja sugerira da kamen tijekom slobodnog pada neće pritisnuti na dno kutije, tj. Njegova će težina biti jednaka nuli. Ta se situacija primjećuje u svemirskim postajama gdje se centrifugalna sila i gravitacija međusobno uravnotežuju.

Za kretanje s proizvoljnim ubrzanjem dolje masena formula poprima oblik:

P = m * (a - g)

Rješavanje problema

Poznato je da je pri lansiranju rakete njegovo ubrzanje 40 m / s ² . Potrebno je odrediti težinu kozmonauta koji je u njoj, ako je njegova masa jednaka 70 kg.

Za početak, zapisujemo Newtonov drugi zakon za dotični problem. Imamo:

m * a = N-m * g

Ovdje je sila gravitacije usmjerena protiv ubrzanja, a reakcija nosača - duž vektora ubrzanja. Iz ove jednakosti dobivamo:

P = N = m * (g + a)

Zamjenjujući podatke, otkrili smo da će težina astronauta tijekom lansiranja rakete biti jednaka 3486.7 N. Ako je astronaut došao na vagu tijekom lansiranja, pokazali bi vrijednost svoje mase od 355,4 kg.