Вес тела в физике. невесомость и перегрузка

Вы уже знакомы с понятием силы тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности (или вблизи этой поверхности). Именно под действием силы тяжести, тела могут находиться в свободном падении. Находясь в свободном падении можно ясно ощутить состояние невесомости, то есть, отсутствие веса. Рассмотрим эти явления более подробно.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!

Оценим за полчаса!

Еще в седьмом классе вы познакомились с весом тела. Вес тела — это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.

Надо сказать, что вес — это частный случай силы упругости. Рассмотрим простой пример. В помещении вы видите сидящего человека, горшки с растениями, часы, висящие на стене и так далее.

На все эти тела, несомненно, действует сила тяжести.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Несмотря на это, все тела находятся в состоянии покоя. Дело в том, что опора, по третьему закону Ньютона, действует, например, на горшок, с той же силой, что и горшок давит на неё. Эта сила называется реакцией опоры.

Итак, мы выяснили что, исходя из третьего закона Ньютона, реакция опоры равна по модулю весу тела. Поскольку тело покоится, равнодействующая сила равна нулю.

alt

Узнай стоимость своей работы

Бесплатная оценка заказа!
Читайте также:  Гост оформления диссертации 2020

Оценим за полчаса!

Следовательно, реакция опоры должна уравновешивать силу тяжести (в противном случае, тело бы падало по направлению к центру Земли).

Таким образом, если тело покоится на горизонтальной поверхности, или двигается равномерно и прямолинейно, то вес тела равен силе тяжести.

А теперь, давайте рассмотрим, что произойдет, если опора будет двигаться с ускорением. Классический пример подобной ситуации — это движение лифта. При начальном движении лифта вверх, ускорение, конечно, направлено вверх.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Применим второй закон Ньютона:

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Из этого уравнения, мы видим, что вес тела увеличивается при ускоренном движении опоры вверх. Это явление называется перегрузкой. Действительно, при рывке лифта вверх, мы чувствуем некое давление.

Нетрудно догадаться, что при ускоренном движении вниз, происходит противоположное явление: вес тела уменьшается.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

В этом можно убедиться, если вновь применить второй закон Ньютона:

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Это явление называется невесомостью. И правда, при рывке лифта вниз, мы ощущаем некую легкость.

Так, космонавты, находящиеся на космической станции, испытывают состояние невесомости. Они, фактически находятся в свободном падении, но падают, как бы, вокруг Земли. Дело, конечно, в их орбитальной скорости, достаточной для того, чтобы находиться на околоземной орбите.

Приведем пару примеров. Допустим, вы поставите стакан с водой на поднос. Очевидно, что стакан будет действовать на поднос с силой: Fт = mg. Но, как вы знаете, если вы отпустите поднос, то и стакан, и поднос будут находиться в свободном падении.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

При этом, стакан не будет оказывать никакого воздействия на поднос, то есть не будет обладать весом. Точно также, мотоциклист, едущий с постоянной скоростью, будет действовать на сиденье мотоцикла силой тяжести. Но после прыжка на трамплине, и мотоциклист, и мотоцикл будут находиться в свободном падении.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Таким образом, вес мотоциклиста будет равен нулю, до тех пор, пока он не приземлится.

Примером перегрузки может быть выход пилота из пике.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

В нижней точке, его центростремительное ускорение будет направлено вверх, что приведет увеличению веса пилота. Пилоты истребителей испытывают перегрузки до 30g. Перегрузки часто измеряются в единицах измерения g.

То есть, например, перегрузка 5g означает, что вес пилота увеличился в 6 раз (в состоянии покоя наша перегрузка равна g).

Иногда перегрузку обозначают буквой n, и она является безразмерной величиной, равной отношению ускорения движения к ускорению свободного падения.

  • Таким образом, вес тела при перегрузках можно вычислить по формуле: .
  • Для примера вычислим перегрузку, которую испытывает пилот в нижней точке пике в вертикальной плоскости, если радиус кривизны траектории полёта равен 400 м, а скорость самолёта равна 1080 км/ч.

Источник: https://videouroki.net/video/19-sila-tiazhiesti-vies-nieviesomost-pierieghruzki.html

Презентация на тему: Невесомость. Перегрузка

Презентация на тему: Невесомость. Перегрузка Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Скачать эту презентацию

Получить код Наши баннеры Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Скачать эту презентацию

№ слайда 1

Описание слайда:

Невесомость. перегрузка Презентацию выполнила ученица 10 «А» класса Коновалова Владислава Я почувствовал, что какая-то непреоборимая сила все больше и больше вдавливает меня в кресло… трудно пошевелить рукой и ногой. Ю.А. Гагарин

№ слайда 2

Описание слайда:

Невесомость Невесомость- состояние тела, при котором его вес равен нулю Статическая невесомость – потеря веса, которая возникает на большом расстоянии от небесных тел из – за ослабления притяжения Динамическая невесомость – состояние, в котором находится человек во время полета по орбите. Формула невесомости: P=m(g-a), где m – масса тела, g – ускорение свободного падения, a – ускорение опоры. При равенстве g и a, P=0, то есть достигается невесомость.

№ слайда 3

Описание слайда:

Невесомость не стоит путать с исчезновением гравитационного притяжения В качестве примера можно привести ситуацию на Международной космической станции (МКС).

На высоте 350 километров (высота нахождения станции) ускорение свободного падения имеет значение 8,8 м/с², что всего лишь на 10 % меньше, чем на поверхности Земли.

Состояние невесомости на МКС возникает за счёт движения по круговой орбите с первой космической скоростью. Примеры невесомости: спутник в галактике, падающий лифт, человек совершающий прыжок.

№ слайда 4

Описание слайда:

Тело под действием внешних сил будет в состоянии невесомости, если: — Действующие на тело силы являются только массовыми (силы тяготения); Поле этих массовых сил локально однородно; Начальные скорости всех частиц тела по модулю и направлению одинаковы.

№ слайда 5

Описание слайда:

Пламя в невесомости Слева: пламя на Земле Справа: пламя в невесомости

№ слайда 6

Описание слайда:

Перегрузка Перегрузка – состояние тела, при котором тело движется с ускорением, направленным вертикально вверх, вес превышает силу тяжести.

Перегрузки испытывают космонавты при взлете и на участках торможения космического корабля, летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, пассажиры лифта при разгоне или торможении лифта и т.д.

Влияние перегрузки на организм зависит главным образом от ее величины, времени действия и направления, то есть от положения организма по отношению к действующей силе. Вследствие перегрузки увеличивается не только вес человека в целом, но и каждого его органа.

№ слайда 7

Описание слайда:

Формула перегрузки: P=m(g+a) Коэффициент перегрузки: n=a/g Задание: При раскрытии парашюта скорость парашютиста уменьшается с 50 до 10 м/с за 1 с. Какую перегрузку испытывает парашютист? Решение: Сделаем рисунок. По второму закону Ньютона: mg+T=ma T-mg=ma T=m(g+a) |P|= |T|=m(g+a) a=△v/t P=m(g+△v/t) △v/t=(50-10)/1=40=4 g P=m(g+4гр)=5mg Ответ: парашютист испытывает перегрузку 5 g

№ слайда 8

Описание слайда:

Спасибо за внимание! :3

Скачать эту презентацию

Скачивание материала начнется через 60 сек. А пока Вы ожидаете, предлагаем ознакомиться с курсами видеолекций для учителей от центра дополнительного образования «Профессионал-Р» (Лицензия на осуществление образовательной деятельности

№3715 от 13.11.2013).

Получить доступ

Источник: https://ppt4web.ru/fizika/nevesomost-peregruzka.html

Вес тела. Невесомость. Видеоурок. Физика 10 Класс

На прошлых уроках мы с вами разобрали, что такое сила всемирного тяготения и ее частный случай – сила тяжести, которая действует на тела, находящиеся на Земле.

Сила тяжести – сила, действующая на любое материальное тело, находящееся вблизи поверхности Земли или другого астрономического тела. Сила тяжести играет важнейшую роль в нашей жизни, поскольку ее воздействию подвержено все, что нас окружает. Сегодня мы разберем еще одну силу, которая чаще всего связана с силой тяжести. Это сила – вес тела. Тема сегодняшнего урока: «Вес тела. Невесомость»

Весом тела называется сила, с которой данное тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения данного тела к Земле.

Установим основные характеристики этой силы – причину ее возникновения, модуль и направление. Рассмотрим тело, подвешенное на пружине (Рис. 1.). Под действием силы тяжести тело стремится двигаться вниз, увлекая за собой нижний конец пружины. В свою очередь, пружина деформируется, что вызывает появление в ней силы упругости.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 1. Тело, подвешенное на пружине (Источник)

Под действием силы упругости, которая приложена к верхнему краю тела, это тело, в свою очередь, также деформируется, возникает другая сила упругости, обусловленная деформацией тела.

Эта сила приложена к нижнему краю пружины. Кроме того, она равна по модулю силе упругости пружины и направлена вниз.

Именно эту силу упругости тела мы и будем называть его весом, то есть вес тела приложен к пружине и направлен вниз.

После того как колебания тела на пружине затухнут, система придет в состояние равновесия, в котором сумма сил, действующих на тело, будет равна нулю.

Это значит, что сила тяжести равна по модулю и противоположна по направлению силе упругости пружины (Рис. 2). Последняя равна по модулю и противоположна по направлению весу тела, как мы уже выяснили.

Значит, сила тяжести по модулю равна весу тела. Данное соотношение не универсально, но в нашем примере – справедливо.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 2. Вес и сила тяжести (Источник)

Приведенная формула не означает, что сила тяжести и вес – одно и то же. Эти две силы разные по своей природе. Вес – это сила упругости, приложенная к подвесу со стороны тела, а сила тяжести – это сила, приложенная к телу со стороны Земли.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 3. Вес и сила тяжести тела на подвесе и на опоре (Источник)

Выясним некоторые особенности веса. Вес – это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, из этого следует, что если тело не подвешено или не закреплено на опоре, то его вес равен нулю. Данный вывод кажется противоречивым нашему повседневному опыту. Однако он имеет вполне справедливые физические примеры.

Если пружину с подвешенным к ней телом отпустить и позволить ей свободно падать, то указатель динамометра будет показывать нулевое значение (Рис. 4). Причина этого проста: груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением (g) и одинаковой нулевой начальной скоростью (V0).

Нижний конец пружины движется синхронно с грузом, при этом пружина не деформируется и силы упругости в пружине не возникает. Следовательно, не возникает и встречной силы упругости, которая является весом тела, то есть тело не обладает весом, или является невесомым.

           

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 4. Свободное падение пружины с подвешенным к ней телом (Источник)

Состояние невесомости возникает благодаря тому, что в земных условиях сила тяжести сообщает всем телам одинаковое ускорение, так называемое ускорение свободного падения.

Для нашего примера мы можем сказать, что груз и динамометр движутся с одинаковым ускорением. Если на тело действует только сила тяжести или только сила всемирного тяготения, то это тело находится в состоянии невесомости.

Важно понимать, что в этом случае исчезает только вес тела, но не сила тяжести, действующая на это тело.

Читайте также:  Получение металлов в химии

Состояние невесомости – не экзотика, довольно часто многие из вас его испытывали – любой человек, подпрыгивающий или спрыгивающий с какой либо высоты, до момента приземления находится в состоянии невесомости.

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения.

Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя.

В чем причина такого уменьшения? Дадим математическое объяснение, опираясь на второй закон Ньютона.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 5. Математическое объяснение веса тела (Источник)

На тело действуют две силы: сила тяжести, направленная вниз, и сила упругости пружины, направленная вверх. Эти две силы сообщают телу ускорение. и уравнение движения будет иметь вид:

 m =  + m

Выберем ось y (Рис. 5), поскольку все силы направлены вертикально, нам достаточно одной оси. В результате проецирования и переноса слагаемых получим – модуль силы упругости будет равен:

  • ma =  mg — Fупр
  • Fупр =  mg — ma,
  • где в левой и правой части уравнения стоят проекции сил, указанных во втором законе Ньютона, на ось y. Согласно определению, вес тела по модулю равен силе упругости пружины, и, подставив ее значение, получим :
  • P = Fупр =  mg — ma = m( g — а)

Вес тела равен произведению массы тела на разность ускорений. Из полученной формулы видно, что если модуль ускорения тела меньше модуля ускорения свободного падения, то вес тела меньше силы тяжести, то есть вес тела, движущегося ускоренно, меньше веса покоящегося тела.

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется ускоренно вверх (Рис. 6).

Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 6. Тело с грузиком движется ускоренно вверх (Источник)

  1. Тело движется вверх, и его ускорение направлено туда же, следовательно, нам необходимо поменять знак проекции ускорения на ось у.
  2. Из формулы видно, что теперь вес тела больше силы тяжести, то есть больше веса покоящегося тела.
  3. Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называется перегрузкой.
  4. Это справедливо не только для тела, подвешенного на пружине, но и для тела, укрепленного на опоре.

Рассмотрим пример, в котором проявляется изменение тела при его ускоренном движении (Рис. 7).

Автомобиль движется по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности.

Из кинематики мы знаем, что автомобиль движется с центростремительным ускорением, величина которого равна квадрату скорости, деленной на радиус кривизны моста. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз.

Согласно второму закону Ньютона это ускорение сообщается автомобилю равнодействующей силой тяжести и силой реакции опоры.

m =  + m

Выберем координатную ось у, направленную вертикально вверх, и запишем это уравнение в проекции на выбранную ось, подставим значения и проведем преобразования:

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 7. Наивысшая точка нахождения автомобиля (Источник)

Вес автомобиля, по третьему закону Ньютона, равен по модулю силе реакции опоры (), при этом мы видим, что вес автомобиля по модулю меньше силы тяжести, то есть меньше веса неподвижного автомобиля.

Ракета при старте с Земли движется вертикально вверх с ускорением а=20 м/с2. Каков вес летчика-космонавта, находящегося в кабине ракеты, если его масса m=80 кг?

Совершенно очевидно, что ускорение ракеты направлено вверх и для решения мы должны использовать формулу веса тела для случая с перегрузом (Рис. 8).     

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рис. 8. Иллюстрация к задаче

  • Необходимо отметить, что если неподвижное относительно Земли тело имеет вес 2400 Н, то его масса составляет 240 кг, то есть космонавт ощущает себя в три раза массивнее, чем есть на самом деле.
  • Мы разобрали понятие веса тела, выяснили основные свойства этой величины и получили формулы, которые позволяют нам рассчитать вес тела, движущегося с ускорением.
  • Если тело движется вертикально вниз, при этом модуль его ускорения меньше ускорения свободного падения, то вес тела уменьшается по сравнению со значением веса неподвижного тела.
  • Если тело движется ускоренно вертикально вверх, то его вес возрастает и при этом тело испытывает перегруз.
  • Список литературы
  1. Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.
  2. Генденштейн Л.Э., Дик Ю.И. Физика 10 класс. – М.: Мнемозина, 2014.
  3. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика – 9, Москва, Просвещение, 1990.

Домашнее задание

  1. Дать определение весу тела.
  2. В чем различие между весом тела и силой тяжести?
  3. Когда возникает состояние невесомости?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Physics.kgsu.ru (Источник).
  2. Интернет-портал Festival.1september.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Terver.ru (Источник).

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/10-klass/bsily-v-mehanikeb/ves-tela-nevesomost

Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Невесомость

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузкаМежду любыми телами в природе существует сила взаимного притяжения, называемая силой всемирного тяготения (или силами гравитации). Закон всемирного тяготения был открыт Исааком Ньютоном в 1682 году. Когда еще ему было 23 года он высказал предположение, что силы, удерживающие Луну на ее орбите, той же природы, что и силы, заставляющие яблоко падать на Землю.

Закон всемирного тяготенияВсе тела притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению масс этих  тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. 

где F — сила всемирного тяготения, m1 , m2 массы тел, R – расстояние между телами. Коэффициент пропорциональности G одинаков для всех тел в природе. Его называют гравитационной постоянной

Физический смысл гравитационной постоянной:    гравитационная постоянная численно равна модулю силы тяготения, действующей между двумя точечными телами массой по 1 кг каждое, находящимися на расстоянии 1 м друг от друга.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузкаопыт Кавендиша

G = 6,67· 10-11 Н м2/кг2 . Впервые прямые измерения гравитационной постоянной провел Г. Кавендиш с помощью крутильных весов в 1798г.

  • Для тел, находящихся вблизи поверхности планет (в частности Земли) частным случаем проявления силы тяготения является сила тяжести:   где    gускорение свободного падения, g = 9,8 м/с2 
  • Сила тяжести – это сила, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности.

Сила тяжести (mg) направлена вертикально строго к центру Земли; в зависимости от расстояния до поверхности земного шара ускорение свободного падения различно. У поверхности Земли в средних широтах значение его составляет около 9,8 м/с2 . по мере удаления от поверхности Земли g уменьшается.

Вес тела (сила веса) – это сила, с которой тело действует нагоризонтальную опору или растягивает подвес. При этом предполагается, что тело неподвижно относительно опоры или подвеса. Пусть тело лежит на неподвижном относительно Земли горизонтальном столе. Обозначается буквой Р.

Вес тела и сила тяжести отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу. 

Если ускорение  а = 0, то вес равен силе, с которой тело притягивается к Земле, а именно  .  [P] = Н.

Если другое состояние, то вес меняется:

  • если ускорение  а не равно , то вес  Р = mg — ma (вниз) или Р = mg + ma (вверх);
  • если тело падает свободно или движется с ускорением свободного падения, т.е. а = g (рис.2), то вес тела равен (Р=0). Состояние тела, в котором его вес равен нулю, называется невесомостью.

В невесомости находятся и космонавты. В невесомости на мгновение оказываетесь и вы, когда подпрыгиваете во время игры в баскетбол или танца.

Домашний эксперимент: Пластиковая бутылка с отверстием у дна наполняется водой. Выпускаем из рук с некоторой высоты. Пока бутылка падает, вода из отверстия не вытекает.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузкаВес тела движущегося с ускорением (в лифте)
Вес тела в физике. Невесомость и перегрузкаТело в лифте испытывает перегрузки

Источник: http://kaplio.ru/zakon-vsemirnogo-tyagoteniya-sila-tyazhesti-nevesomost/

Вес и невесомость

Существует различие между силой тяжести mg→ и весом тела. Понятие веса широко используется в повседневной жизни.

Определение 1

Вес тела – это сила, с которой притягивается тело Землей и действует на опору или подвес, причем неподвижно и относительно опоры или подвеса.

На рисунке 1.11.1 изображено неподвижное тело.

Определение 2

Система отсчета, связанная с Землей, называется инерциальной.

Тело подвергается воздействию силы тяжести F→=mg→, направленной вертикально вниз, и силы упругости F→у=N→, действующей на него.

Реакция опоры

Определение 3

Силу N→ называют силой нормального давления или силой реакции опоры.

Действующие на тело силы всегда уравновешивают друг друга по формуле Fт→=-F→y=-N→. По третьему закону Ньютона имеем, что тело, подвергающееся воздействию силы P→ на опору, равняется по модулю силе реакции опоры направленной в противоположную сторону, тогда P→=-N→.

Из определения видно, что P→ называют весом тела. По соотношениям P→=Fт→=mg→ он равняется силе тяжести. Причем силы приложены к разным телам.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рисунок 1.11.1. Вес тела и сила тяжести.  mg→ – сила тяжести, N→ – сила реакции опоры, P→– сила давления тела на опору (вес тела). mg→=-N→=P→.

Когда тело находится в неподвижном подвешенном состоянии на пружине, тогда роль силы реакции опоры относят к упругой силе пружины. При ее растяжении определяется вес тела и сила его притяжения Землей.

Для этого применяют рычажные весы, сравнивая вес данного тела с весом гирь на равноплечем рычаге. Когда они находятся в равновесии, можно достичь равенства массы тела суммарной массой гирь.

Значение ускорения свободного падения от этого не зависит.

Пример 1

Если поднять в гору на 1 км пружинные весы, то их показания изменятся на 0,0003 от начального значения. Но состояние равновесия сохраняется. Рычажные весы считают прибором для определения массы тела при помощи сравнения с массой гирь, то есть эталонов.

Если тело располагается на опоре или подвешено на пружине, движущейся с ускорением a→ относительно Земли. Такая система отсчета не считается инерциальной. Тело подвергается воздействию силы тяжести mg→ и силы реакции опоры N→. Отличие массы от веса состоит в том, что они друг друга не уравновешивают в данном случае.

Вес тела

  • Исходя из второго закона Ньютона mg→+N→=ma→ или N→=m(a→-g→).
  • Действующая на опору сила P→ со стороны тела называется весом тела, а исходя из третьего закона Ньютона, равняется -N→. Тогда он в равноускоренно движущемся лифте равняется
  • P→=m(g→-a→).
  • Имеется вектор ускорения a→, направленный по вертикали вниз или вверх. При определении оси Оу вертикально вниз, векторное уравнение для P→ получает скалярную форму записи
  • P=m(g-a).

Из формулы видно, что P, g и a рассматриваются как проекции векторов P→, g→ и a→ на ось OY. Вертикальное направление оси говорит о том, g=const>0, а P и a принимают положительные и отрицательные значения. Рисунок 1.11.

2 показывает направление вниз вектора ускорения a→ при a>0.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Рисунок 1.11.2. Вес тела в ускоренно движущемся лифте. Вектор ускорения a→ направлен вертикально вниз. 1) a

Источник: https://Zaochnik.com/spravochnik/fizika/sily-v-prirode/ves-i-nevesomost/

Вес. Невесомость — Класс!ная физика

«Физика — 10 класс»

Вспомните определение силы тяжести. Может ли она исчезнуть?

Как мы знаем, силой тяжести называют силу, с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности.

Весом тела называют силу, с которой это тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвес.

Вес не является силой какой-то специфической природы. Это название присвоено частному случаю проявления силы упругости.

Вес действует непосредственно на чашку пружинных весов и растягивает пружину; под действием этой силы поворачивается коромысло рычажных весов. Поясним сказанное простым примером.

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

Пусть тело А находится на горизонтальной опоре В (рис. 3.9), которой может служить чашка весов. Силу тяжести обозначим через , а силу давления тела на опору (вес) — через 1. Модуль силы реакции опоры равен модулю веса 1 согласно третьему закону Ньютона.

Сила направлена в сторону, противоположную весу 1 Сила реакции опоры приложена не к опоре, а к находящемуся на ней телу.

В то время как сила тяжести обусловлена взаимодействием тела с Землёй, вес 1 появляется в результате совсем другого взаимодействия — взаимодействия тела А и опоры В. Поэтому вес обладает особенностями, существенно отличающими его от силы тяжести.

Важнейшей особенностью веса является то, что его значение зависит от ускорения, с которым движется опора.

При перенесении тел с полюса на экватор их вес изменяется, так как вследствие суточного вращения Земли весы с телом имеют на экваторе центростремительное ускорение. По второму закону Ньютона для тела, находящегося на экваторе, имеем

Вес тела в физике. Невесомость и перегрузка

где N — сила реакции опоры, равная весу тела.

Отсюда

На полюсе вес тела равен силе тяготения. Очевидно, что на полюсе вес тела больше, чем на экваторе.

Остановимся на более простом случае. Пусть тело находится на чашке пружинных весов в лифте, движущемся с ускорением . Согласно второму закону Ньютона

  • m = +
  • где m — масса тела.
  • Координатную ось OY системы отсчёта, связанной с Землёй, направим вертикально вниз. Запишем уравнение движения тела в проекции на эту ось:
  • mау = Fy + Nу.

Если ускорение направлено вниз, то, выражая проекции векторов через их модули, получаем mа = F — N. Так как N = F1, то mа = F — F1. Отсюда ясно, что лишь при а = 0 вес равен силе, с которой тело притягивается к Земле (F1 = F). Если а ≠ 0, то F1 = F — mа = m(g — а).

Вес тела зависит от ускорения, с которым движется опора, и появление этого ускорения эквивалентно изменению ускорения свободного падения. Если, например, заставить лифт падать свободно, т. е. а = g, то F1 = m(g — g) = 0, тело находится в состоянии невесомости.

  1. Наступление у тел состояния невесомости означает, что тела не давят на опору и, следовательно, на них не действует сила реакции опоры, они движутся только под действием силы притяжения к Земле.
  2. Одинакова ли природа невесомости у тел, находящихся в лифте, и у тел, находящихся в спутнике?
  3. Механическая сущность невесомости состоит в том, что в системе отсчёта, движущейся относительно Земли с ускорением свободного падения, исчезают все явления, которые на Земле обусловлены силой тяжести.

Многократно проводились опыты, в которых создавалось состояние невесомости. Например, самолёт разгоняется и начиная с некоторого момента движется строго по параболе, той, которая была бы в отсутствие воздуха.

В кабине при этом наблюдаются необыкновенные явления: маятник замирает в отклонённом положении, выплеснутая из стакана вода большой сферической каплей повисает в воздухе, и рядом с ней застывают, будто подвешенные на невидимых нитях, все остальные предметы независимо от их массы и формы.

То же самое происходит и в кабине космического корабля при движении его по орбите. На большой высоте над Землёй почти нет воздуха, так что не надо его сопротивление компенсировать работой двигателей.

  • Да и полёт длится не минуту, а многие сутки.
  • Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Читайте также:  Степень окисления цинка (zn), формула и примеры

Следующая страница «Деформация и силы упругости. Закон Гука» Назад в раздел «Физика — 10 класс, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский»

Динамика — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика

Основное утверждение механики — Сила — Инертность тела. Масса.

Единица массы — Первый закон Ньютона — Второй закон Ньютона — Принцип суперпозиции сил — Примеры решения задач по теме «Второй закон Ньютона» — Третий закон Ньютона — Геоцентрическая система отсчёта — Принцип относительности Галилея.

Инвариантные и относительные величины — Силы в природе — Сила тяжести и сила всемирного тяготения — Сила тяжести на других планетах — Примеры решения задач по теме «Закон всемирного тяготения» — Первая космическая скорость — Примеры решения задач по теме «Первая космическая скорость» — Вес. Невесомость — Деформация и силы упругости. Закон Гука — Примеры решения задач по теме «Силы упругости. Закон Гука» — Силы трения — Примеры решения задач по теме «Силы трения» — Примеры решения задач по теме «Силы трения» (продолжение) —

Источник: http://class-fizika.ru/10_a35.html

Презентация к уроку по физике (9 класс) на тему: Вес тела | Социальная сеть работников образования

Слайд 1

Динамика ВЕС ТЕЛА

Слайд 2

Вес тела – это сила , с которой тело давит на опору или растягивает подвес вследствие притяжения к Земле Нить действует на шарик силой натяжения нити Шарик действует на нить весом По III закону Ньютона Стол действует на брусок силой реакции опоры Брусок действует на стол весом По III закону Ньютона Точка приложения — на опоре или подвесе Направление — противоположно или имеет электромагнитную природу, т.к. это частный случай

  • Слайд 3
  • Сила тяжести Сила гравитационной природы Приложена к центру масс тела Направлена к центру Земли Всегда ВЕС ТЕЛА Сила электромагнитной природы Приложена к опоре или подвесу Направлена противоположно силе упругости ( , ) В состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения Масса – это количественная характеристика инертности и гравитации тела
  • Слайд 4
  • Можно ли изменить вес тела не изменяя самого тела?
  • Слайд 5
  • Вес тела в различных случаях движения Вес тела зависит от характера движения опоры: опора находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения ускорение опоры направлено вверх (разгон при движении вверх или торможение при движении вниз) ускорение опоры направлено вниз (разгон при движении вниз или торможение при движении вверх) ускорение опоры направлено вниз и равно (свободное падение)
  • Слайд 6
  • P = m ∙ (g + a ц ) P = m ∙ (g + a) Вес тела при движении с ускорением, направленным вверх, и по вогнутой траектории
  • Слайд 7
  • Перегрузка – увеличение веса тела
  • Слайд 8
  • а P = m ∙ (g — a) P = m ∙ (g — a ц ) Вес тела при движении с ускорением, направленным вниз, и по выпуклой траектории
  • Слайд 9
  • Невесомость – это состояние тела, при котором его вес равен нулю
  • Слайд 10
  • ЖИЗНЬ В НЕВЕСОМОСТИ
  • Слайд 11

Всякий раз, запинаясь и падая, мы проклинаем гравитацию, но в состоянии невесомости человеку тоже приходится несладко. Её воздействие на человека очень существенно.

Слайд 12

Одна из интересных особенностей воздействия невесомости на организм человека — это увеличение роста. Из-за невесомости ослабевают мышцы, обеспечивающие плотное прилегание позвонков друг к другу, мышечный корсет постепенно атрофируется, позвоночный столб теряет свои естественные изгибы.

Чтобы минимизировать эти эффекты, космонавты во время пребывания на космической станции одеты в специальные костюмы «Пингвин», которые тонизируют мышцы и специальными встроенными амортизаторами создают нагрузку на опорно-двигательный аппарат.

Профилактический нагрузочный костюм «ПИНГВИН — 3»

Слайд 13

В среднем космонавты вырастают за время работы в космосе на 3-5 см. Это создает определенные сложности.

Дело в том, что для возвращения космонавтов на Землю в посадочной капсуле устанавливает ложемент, который отливается для каждого космонавта индивидуально, с подгонкой до миллиметра. Несоответствие размеров ложемента росту космонавта может угрожать его безопасности.

В интервью «Российской газете» Валерий Богомолов рассказывал о том, как в спешном порядке однажды пришлось убирать лишний рост бортинженеру МКС-30 Анатолию Иванишину. И это не единичный случай.

Слайд 14

Влияет невесомость и на процессы старения организма.

Исследование, опубликованное в журнале The FASEB в августе прошлого года показали, что ускоренное старение в условиях невесомости связано даже не с процессами, происходящими с опорно-двигательным аппаратом, а с эндотелиальными клетками, которые выстилают изнутри все сосуды человека.

Всё это прямым образом влияет на сердечно-сосудистую систему человека. Главный редактор журнала The FASEB Геральд Вейсманн сказал, что человек эволюционировал в условиях гравитации, которая использовалась для регулирования биологических процессов. Без гравитации, подчеркнул Вайсманн , ткани теряются и быстро стареют.

Слайд 15

Невесомость губительным образом влияет на состояние костей человека, кости теряют кальций и постепенно разрушаются. За один месяц пребывания в невесомости костная масса у космонавтом может снизиться на 1-2 %.

Это происходит из-за нарушения фосфорного обмена, а также из-за того, что организму нет необходимости поддерживать тело и он почти перестает вырабатывать костный материал.

Этот синдром получил название космической остеопатии .

Слайд 16

Необходимо сказать и о том, что избыток кальция в крови может негативно сказываться на почках .

К счастью, при возвращении на Землю космонавты снова набирают костную массу, но долгое пребывание в невесомости может сказаться на здоровье человека самым фатальным образом.

Так, за время трехлетнего путешествия на Марс, космонавт может потерять до 50% костной массы, вернуться на Землю и восстановиться он больше не сможет.

Слайд 17

Круглое сердце Коль идет речь об атрофии мышц в космосе, то необходимо сказать и о главной мышце организма — сердце. Тем более, что не так давно НАСА провело исследование, давшее очень интересные результаты.

Оказалось, что сердце не только ослабевает и уменьшается в объемах, но и… округляется. Во время проведения исследования, кардиологи НАСА изучали сердца 12 космонавтов, работавших на МКС.

Анализ снимков показал, что в условиях невесомости сердце округляется на 9,4 %.

Слайд 18

Впрочем, при возвращении на Землю сердце в течение полугода возвращает свою обычную форму и возобновляет «земную» активность. Чтобы представить снижение активности работы сердца, достаточно сказать, что полуторомесячное лежание на кровати равнозначно недельной работе в условиях невесомости.

Слайд 19

Как Вы уже поняли, жизнь в невесомости мало похожа на сказку, но если на Земле человек может дать себе психологическую разгрузку просто заплакав, то в состоянии невесомости это невозможно.

Слезы не только не польются ручьем, они даже не покинут глаз. Шарики из слез останутся внутри и будут не только затруднять зрение, но и ухудшать его, вызывая жжение.

Для того, чтобы удалять из глаз лишнюю влагу, космонавты используют специальные «совочки».

Источник: https://nsportal.ru/shkola/fizika/library/2018/12/01/ves-tela

Билет №8. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость

Сила тяжести – сила притяжения тел к Земле. Это одно из проявлений силы всемирного тяготения.

Вес тела – сила, с которой тело, вследствие, притяжения к Земле действует на опору или натягивает подвес.

Невесомость – состояние, в котором находится тело движущаяся только под действием силы тяжести. В состоянии невесомости вес тела исчезает.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Билет №9. Деформация. Сила упругости. Закон Гука.

  • Деформация – изменение формы и размеров тела(растяжение, сжатие, кручение, изгиб, сдвиг).
  • Сила упругости – сила, возникающая при деформации тела, и направленная в сторону противоположную перемещению частиц тела при деформации.
  • Закон Гука: сила упругости, возникающая в теле при его деформации, прямо пропорциональна величине этой деформации.

где — кофф. Упругости[ ], – [ ].

  1. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________
  2. Билет №10. Сила трения
  3. Сила трения – возникает при непосредственном соприкосновении тел и всегда направлена вдоль поверхности соприкосновения.

где – сила реакции опоры[Н], M – кофф. трения.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Момент силы. Правило момента.

  • Вращающее действие силы характеризует момент силы.
  • Правило моментов: тело способное вращаться вокруг закрепленной оси находиться в равновесии, если алгебраическая сумма моментов приложенных к нему сил относительно этой оси равна нулю.
  • — момент силы.
  • — правило моментов
  • ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Импульс тела. Закон сохранения импульса.

  1. Импульс тела(количество движения) –векторная величина равная произведению массы тела на его скорость.
  2. Закон сохранения импульса: геометрическая сумма импульсов тел составляющих замкнутую систему постоянно при любых взаимодействиях между телами этой системы.
  3. – импульс тела.
  4. — закон сохранения импульса

______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Работа. Мощность. КПД.

  • Работа – скалярная величина равная произведению модулей силы и перемещения на косинус угла между векторами силы и перемещения.
  • Мощность – скалярная величина равная отношению работы к промежутку времени в течении, которого она совершается.
  • КПД – величина равная отношению полезной работы к затраченной
  • где – работа[Дж], – угол между векторами силы и перемещения — работа.
  • где N – [Джс] = [Вт]- мощность
  • — КПД
  • ______________________________________________________________________________________________________________________________________________

Потенциальная и кинетическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии.

  1. Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел или части одного и того же тела.
  2. Кинетическая энергия – физическая характеризующая движущееся тело.
  3. Закон сохранения полной механической энергии: полная механическая система замкнутой системы остается постоянной.
  4. ______________________________________________________________________________________________________________________________________________



Источник: https://infopedia.su/13x95c5.html

Вес тела. Невесомость

Конспект по физике для 7 класса «Вес тела. Невесомость». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое вес тела. Чем отличается вес тела от силы тяжести. Чем отличается вес тела от массы. Что такое невесомость. ВСПОМНИТЕ: 

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике

В повседневной жизни мы очень часто используем слово «вес». Мы говорим: вес продуктов, вес нашего тела. При этом зачастую под словом «вес» подразумевается масса тела. В физике используют термины «вес», «масса» и «сила тяжести», и все они обозначают совершенно разные понятия.

ВЕС ТЕЛА

Рассмотрим тело, подвешенное к динамометру. На само тело действуют сила тяжести и сила упругости пружины. Именно поэтому тело находится в равновесии. Но и растянутая пружина также находится в равновесии, хотя сила упругости, возникающая в ней, стремится вернуть её в первоначальное состояние. То есть не только пружина действует на тело, но и тело действует на пружину с некоторой силой.

Силу, с которой тело, находящееся под действием силы тяжести, действует на опору или подвес, называют весом тела. Таким образом, на крючок динамометра действуют две силы: сила упругости пружины и вес тела.

Вес тела, как и любая сила, — векторная величина. Вес тела обозначают буквой Р. Сила упругости и вес тела имеют противоположные направления: сила упругости направлена вверх, а вес тела вниз. При этом модули этих сил равны: Р = Fупр.

Именно поэтому говорят, что динамометром можно измерять не только силу упругости, но и вес тела. Динамометр также называют пружинными весами.

ВЕС ТЕЛА И СИЛА ТЯЖЕСТИ

Вес возникает в результате притяжения Земли и зависит от состояния движения тела.

При этом важно помнить, что сила тяжести и вес тела не одно и то же, они имеют различную физическую природу: сила тяжести возникает вследствие взаимодействия тела и Земли, а вес — в результате взаимодействия тела и опоры. Именно поэтому сила тяжести приложена к телу, а вес приложен к опоре или подвесу.

ВЕС ТЕЛА И МАССА

Единицей веса тела, как и любой силы, является ньютон. Вес имеет числовое значение, направление и точку приложения.

Вес тела не следует путать с массой тела, которая измеряется в килограммах и является скалярной величиной, т. е. величиной, не имеющей направления и точки приложения. Так, ребёнок, имеющий массу 30 кг, имеет вес, равный 300 Н, если считать, что g = 10 Н/кг.

ЗАВИСИМОСТЬ ВЕСА ОТ УСЛОВИЙ, В КОТОРЫХ НАХОДИТСЯ ТЕЛО

Вес тела равен по своему числовому значению силе тяжести, если тело находится на неподвижной опоре или опора движется равномерно и прямолинейно.

Если же опора вместе с телом движется неравномерно по линии действия силы, т. е. вверх или вниз, то тело действует на опору сильнее или слабее, чем при равномерном движении.

В этом случае вес тела может быть больше силы тяжести, меньше се или равным нулю.

Поднимаясь на скоростном лифте, в самом начале движения мы ощущаем, как нас слегка прижимает к полу. А при спуске нас как будто слегка приподнимает. Дело в том, что при движении лифта вверх вес тела увеличивается, а при движении вниз — уменьшается. Этот факт можно проверить, если подняться или опуститься в лифте стоя на весах.

НЕВЕСОМОСТЬ

Проведем следующий опыт. Подвесим за нитку пружину, а к ней прикрепим груз. В результате пружина растянется. Теперь перережем нить и понаблюдаем за процессом падения пружины вместе с грузом. В течение всего времени падения пружина будет оставаться нерастянутой. Получается, что при падении груз не действует на пружину и, следовательно, его вес в этот момент равен нулю.

Таким образом, свободно падающее тело не действует на свободно падающую вместе с нам пружину. В этом случае вес тела равен нулю.

Про такое тело говорят, что оно находится в состоянии невесомости. При этом сила тяжести по-прежнему действует на тело и заставляет его падать.

Подобные явления наблюдаются и на спутнике, обращающемся вокруг Земли.

Сам спутник и все находящиеся в нем тела, включая космонавта, обращаясь вокруг Земли, как бы непрерывно свободно падают на Землю.

Вследствие этот, все находящиеся на спутнике тела не действуют на опоры, а подвешенные к пружине не растягивают её. Все предметы находятся в состоянии невесомости.

Однако при разгоне космического корабля, когда он выходит на орбиту, или при торможении во время посадки вес космонавта оказывается больше силы тяжести и он испытывает сильные перегрузки.

Вы смотрели Конспект по физике для 7 класса «Вес тела. Невесомость»: Что такое вес тела. Чем отличается вес тела от силы тяжести. Чем отличается вес тела от массы. Что такое невесомость.

Вернуться к Списку конспектов по физике (В оглавление).

Источник: https://xn--7-8sb3ae5aa.xn--p1ai/ves-tela-nevesomost/

Ссылка на основную публикацию