Как определить вес тела
Вес тела – это сила, с которой оно давит на опору или подвес под действием гравитационного притяжения. В состоянии покоя вес тела равен силе тяжести и вычисляется по формуле P = gm. В быту часто употребляют неправильное определение понятия «вес», считая его аналогичным понятию «масса». Например, говоря про человека: «он весит 80 килограммов». На самом деле, вес этого человека составлял бы примерно 9,81*80 = 784,8 Н (ньютонов).
Как известно, третий закон Ньютона гласит: «Сила действия равна силе противодействия». То есть в вашем случае та сила, с которой тело действует на опору или подвес, должна быть равна силе реакции этой опоры или подвеса. Предположим, какое-либо тело массой m находится на неподвижной опоре. В данном случае, сила реакции опоры N численно равна силе тяжести тела (его весу). Следовательно, вес равен gm.
А если бы опора не была неподвижна? Вот характерный пример: человек зашел в лифт, нажал кнопку вышерасположенного этажа. Лифт поехал вверх, и человеку сразу показалось, будто его тело стало тяжелее. Почему так происходит? В кабине лифта находится тело массой m. Оно стало двигаться вверх с ускорением a. При этом сила реакции опоры (пола кабины лифта) равна N. Чему равен вес тела?
Согласно второму закону Ньютона, любая сила, действующая на тело, может быть представлена, как произведение величин массы этого тела и ускорения, с которым оно движется. При движении вертикально вверх, с учетом того, что векторы ускорений g и a направлены в противоположные стороны, получается: mg + N = ma, или mg + ma = N. Отсюда следует, что N = m(g+a). А поскольку вес Р численно равен реакции опоры N, то в этом случае: P = m(g+a).
Из вышеуказанной формулы легко понять, почему при движении в лифте вверх человеку кажется, будто он стал тяжелее. Разумеется, чем больше будет ускорение a, тем больше будет и вес тела Р. А если лифт будет двигаться не вверх, а вниз? Рассуждая точно таким же образом, вы получите формулу: N = m(g – a),то есть, вес Р = m(g-a). Нетрудно понять, почему при движении вниз человеку кажется, будто он стал легче. И чем больше ускорение a, тем меньше будет вес тела.
А что произойдет, если ускорение a практически сровняется с ускорением свободного падения g? Тогда возникнет состоянии невесомости, хорошо знакомое космонавтам. Ведь тогда вес тела P = m(g-g) = 0.
