▷ Вес (физика): определение, формула, решения упражнений,...

В этой статье объясняется значение веса в физике. Там вы найдете определение веса, как рассчитывается вес предмета и в чем разница между весом и массой. Наконец, вы можете тренироваться с помощью пошаговых упражнений по бодибилдингу.

Что такое вес в физике?

В физике вес тела — это сила гравитации, действующая на это тело. В общем, понятие веса относится к силе гравитации, которую Земля оказывает на определенный объект, но оно также может относиться к силе гравитации любой другой планеты.

Итак, поскольку вес – это сила, то это вектор с модулем, направлением, направлением и точкой приложения. Ниже мы увидим, как найти значение веса, но направление всегда будет вертикальным, направление вниз и точка приложения будет соответствовать центру тяжести тела.

Как видите, в физике мы должны различать вес и массу , потому что значение этих двух терминов в повседневной жизни используется неправильно. Ниже вы подробно объяснили различия между весом и массой тела.

Символом веса в физике является буква P, поэтому стрелку, обозначающую силу веса тела, обозначают буквой P рядом с ней.

Поскольку это сила, единицей измерения веса является ньютон и обозначается буквой Н. Например, вес человека массой 50 кг составляет примерно 490 Н.

Как посчитать вес по физике

В физике формула веса тела равна массе этого тела, умноженной на силу тяжести звезды, которая оказывает гравитационную силу. Следовательно, чтобы вычислить силу веса , с которой планета притягивает тело, массу тела необходимо умножить на силу тяжести планеты.

Итак, формула, используемая для расчета веса объекта:

Имейте в виду, что сила тяжести на Земле равна 9,81 м/ ^с2 .

Посмотреть демонстрацию формулы веса

Чтобы продемонстрировать формулу силы веса, мы начнем с алгебраического выражения, которое позволяет нам вычислить силу гравитации, действующую любым телом на любое другое тело:

$F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}$

Однако формула гравитации представляет собой именно универсальную гравитационную постоянную (G), умноженную на массу небесного тела (М), деленную на квадрат расстояния между центром небесного тела и его поверхностью (r ² ):

$g=\cfrac{G\cdot M}{r^2}$

Таким образом, подменяя одно выражение другим, приходим к формуле веса:

$F=G\cdot \cfrac{M\cdot m}{r^2}$

$F=\cfrac{G\cdot M}{r^2}\cdot m$

$F=g\cdot m$

Разница между весом и массой

Вес и масса — два разных понятия в физике. Масса — это количество вещества, которым обладает тело, и измеряется в килограммах (кг), а вес — это сила гравитации, которую звезда оказывает на тело, а единица измерения — ньютон (Н).

Например, человек массой 70 кг имеет вес на Земле 686,7 Н. Однако вес этого же человека на Луне составляет 113,4 Н, хотя их масса остается прежней.

Поэтому, когда мы спрашиваем «Сколько ты весишь?» » Чтобы узнать чью-то массу, нам следует спросить: «Какова ваша масса?» »

Еще одно различие между весом и массой — это инструмент, необходимый для измерения свойства. Вес измеряется с помощью динамометра, а масса измеряется с помощью весов.

Кроме того, масса — это простое число, а вес — это вектор, потому что это сила. Таким образом, как и любой вектор, вес имеет направление, значение, величину и точку приложения.

Решенные упражнения с весом

Упражнение 1

Вычислите вес на Земле предмета массой 45 кг. Используйте значение g=9,81 м/с ² в качестве силы тяжести Земли.

увидеть решение

Чтобы определить вес объекта, просто примените соответствующую формулу, а именно:

$P=m\cdot g$

Теперь подставляем в формулу данные массы предмета и силы тяжести земли и вычисляем вес:

$P=45\cdot 9,81=441,45 \N$

Упражнение 2

Вес тела на Земле равен 650 Н, какова эквивалентная масса этого груза на Марсе? Факты: Гравитация на Марсе равна 3721 м/с ² .

увидеть решение

Чтобы решить физическую проблему относительно веса, мы должны использовать формулу, объясненную выше:

$P=m\cdot g$

В данном случае мы знаем значение веса и силы тяжести и хотим узнать массу тела, поэтому сначала решаем массу по формуле:

$m=\cfrac{P}{g}$

И, наконец, подставляем данные в формулу для нахождения массы груза массой 650 Н на Марсе:

$m=\cfrac{650}{3.721}=174,68 \ kg$

Упражнение 3

Дано твердое тело массой 12 кг, подвешенное на двух веревках, углы которых показаны на следующем рисунке. Рассчитайте силу, которую должна оказывать каждая веревка, чтобы удерживать тело в равновесии.

увидеть решение

Первое, что нам нужно сделать для решения такого типа задач, — это нарисовать схему свободного тела фигуры:

решенное выполнение первого условия равновесия

Обратите внимание, что на самом деле на подвешенное тело действуют только три силы: сила груза P и натяжение струн T ₁ и T ₂ . Силы, представленные T _1x , T _1y , T _2x и T _2y , являются векторными компонентами T ₁ и T ₂ соответственно.

Таким образом, зная углы наклона струн, мы можем найти выражения для векторных составляющих сил натяжения:

$T_{1x}=T_1\cdot \text{cos}(20º)$

$T_{1y}=T_1\cdot \text{sin}(20º)$

$T_{2x}=T_2\cdot \text{cos}(55º)$

$T_{2y}=T_2\cdot \text{sin}(55º)$

С другой стороны, мы можем рассчитать силу веса, применив формулу гравитационной силы:

$P=m\cdot g=12\cdot 9,81 =117,72 \ N$

Постановка задачи говорит нам, что тело находится в равновесии, поэтому сумма вертикальных сил и сумма горизонтальных сил должны равняться нулю. Итак, мы можем составить уравнения сил и приравнять их нулю:

$-T_{1x}+T_{2x}=0$

$T_{1y}+T_{2y}-P=0$

Теперь заменим компоненты напряжений их выражениями, найденными ранее:

$-T_1\cdot\text{cos}(20º)+T_2\cdot \text{cos}(55º)=0$

$T_1\cdot \text{sin}(20º)+T_2\cdot \text{sin}(55º)-117.72=0$

И, наконец, решаем систему уравнений, чтобы получить значение сил Т ₁ и Т ₂ :

$\left.\begin{array}{l}-T_1\cdot 0,94+T_2\cdot 0,57=0\\[2ex]T_1\cdot 0,34+T_2\cdot 0,82-117 .72=0\end{array }\right\} \longrightarrow \ \begin{array}{c}T_1=69,56 \ N\\[2ex]T_2=114,74 \ N\end{array}[/ latex] <div class="wp-block-otfm-box-spoiler-end otfm-sp_end"></div> <h3 class="wp-block-heading"> Exercice 4</h3> <p> Comme le montre la figure suivante, deux objets sont reliés par une corde et une poulie de masses négligeables. Si l’objet 2 a une masse de 7 kg et que l’inclinaison de la rampe est de 50º, calculez la masse de l’objet 1 pour que l’ensemble du système soit dans des conditions d’équilibre. Dans ce cas, la force de frottement peut être négligée. </p> <div class="wp-block-image"> <figure class="aligncenter size-full is-resized"><img decoding="async" loading="lazy" src="https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces.png" alt="problème d'équilibre translationnel" class="wp-image-295" width="299" height="240" srcset="https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces-300x241.png 300w, https://physigeek.com/wp-content/uploads/2023/09/probleme-dequilibre-des-forces.png 718w" sizes="(max-width: 300px) 100vw, 300px"></figure> </div> <div class="wp-block-otfm-box-spoiler-start otfm-sp__wrapper otfm-sp__box js-otfm-sp-box__closed otfm-sp__FFF8E1" role="button" tabindex="0" aria-expanded="false" data-otfm-spc="#FFF8E1" style="text-align:center"> <div class="otfm-sp__title"> <strong>Voir la solution</strong></div> </div> <p> Le corps 1 est sur une pente inclinée, donc la première chose à faire est de vectoriser la force de son poids pour avoir les forces sur les axes de la pente : [latex]P_{1x}=P_1\cdot \text{sin}(\alpha)» title=»Rendered by QuickLaTeX.com» height=»340″ width=»2918″ style=»vertical-align: 0px;»></p> </p> <p class=$

$P_{1y}=P_1\cdot \text{cos}(\alpha)$

Таким образом, совокупность сил, действующих на всю систему, равна:

Упражнение на поступательный баланс решено

Постановка задачи говорит нам, что система сил находится в равновесии, поэтому два тела должны находиться в равновесии. На основе этой информации мы можем предложить уравнения равновесия двух тел:

$1\ \rightarrow \ \begin{cases}P_{1x}=T\\[2ex]P_{1y}=N\end{cases} \qquad\qquad 2 \ \rightarrow \ T=P_2[/latex ] Ainsi, la composante du poids de l'objet 1 incliné dans le sens de la pente doit être égale au poids de l'objet 2 : [latex]P_{1x}=P_2$