Ağırlık (fiziksel)

Bu makale ağırlığın fizikteki anlamını açıklamaktadır. Burada ağırlığın tanımını, bir nesnenin ağırlığının nasıl hesaplandığını ve ağırlık ile kütle arasındaki farkın ne olduğunu bulacaksınız. Son olarak adım adım vücut geliştirme egzersizleriyle antrenman yapabilirsiniz.

Fizikte ağırlık nedir?

Fizikte bir cismin ağırlığı , söz konusu cisme etki eden yerçekimi kuvvetidir. Genel olarak ağırlık kavramı, Dünya’nın belirli bir nesneye uyguladığı yerçekimi kuvvetini ifade eder, ancak aynı zamanda başka herhangi bir gezegenin kuvvetini de ifade edebilir.

Yani ağırlık bir kuvvet olduğundan modülü, yönü, yönü ve uygulama noktası olan bir vektördür. Aşağıda ağırlık değerinin nasıl bulunacağını göreceğiz ancak yön her zaman dikey, yön aşağı doğru olacak ve uygulama noktası vücudun ağırlık merkezine karşılık gelecektir.

Gördüğünüz gibi fizikte ağırlık ve kütleyi birbirinden ayırmalıyız çünkü bu iki terimin anlamı günlük yaşamda yanlış kullanılmaktadır. Aşağıda bir cismin ağırlığı ile kütlesi arasındaki farkları ayrıntılı olarak açıkladınız.

Fizikte ağırlığın sembolü P harfidir, dolayısıyla bir cismin ağırlığının kuvvetini temsil eden ok, yanına P harfi konularak gösterilir.

Bir kuvvet olduğundan ağırlığın ölçü birimi newtondur ve N harfiyle ifade edilir. Örneğin 50 kg ağırlığındaki bir kişinin ağırlığı yaklaşık 490 N’dir.

Fizikte ağırlık nasıl hesaplanır

Fizikte bir cismin ağırlığının formülü, söz konusu cismin kütlesi ile çekim kuvvetini uygulayan yıldızın yerçekiminin çarpımına eşittir. Bu nedenle, bir gezegenin bir cismi çektiği ağırlık kuvvetini hesaplamak için cismin kütlesinin gezegenin yerçekimi ile çarpılması gerekir.

Yani bir nesnenin ağırlığını hesaplamak için kullanılan formül şöyledir:

Dünyadaki yer çekiminin 9,81 m/ ^s2 olduğunu unutmayın.

Ağırlık kuvvetinin formülünü göstermek için, herhangi bir cismin başka herhangi bir cisme uyguladığı yerçekimi kuvvetini hesaplamamızı sağlayan cebirsel ifadeyle başlayacağız:

Bununla birlikte, yerçekimi formülü tam olarak evrensel yerçekimi sabitinin (G) gök cisminin kütlesiyle (M) çarpımı, gök cisminin merkezi ile yüzeyi arasındaki mesafenin karesine ( ^r2 ) bölünmesiyle elde edilir:

Böylece, bir ifadeyi diğeriyle değiştirerek ağırlık formülüne ulaşırız:

Ağırlık ve kütle arasındaki fark

Ağırlık ve kütle fizikte iki farklı kavramdır. Kütle, bir cismin sahip olduğu madde miktarıdır ve kilogram (kg) cinsinden ölçülür; ağırlık ise bir yıldızın bir cisme uyguladığı çekim kuvvetidir ve ölçü birimi newton (N)’dur.

Örneğin 70 kg ağırlığındaki bir kişinin Dünya’daki ağırlığı 686,7 N’dir. Ancak aynı kişinin Ay’daki ağırlığı 113,4 N’dir, ancak kütlesi aynı kalır.

Bu nedenle “Kaç kilosunuz?” » Birinin kütlesini bilmek için aslında “Kütleniz nedir?” diye sormalıyız. »

Ağırlık ve kütle arasındaki bir diğer fark, özelliği ölçmek için gereken alettir. Ağırlık dinamometre ile, kütle ise terazi ile ölçülür.

Ayrıca kütle basit bir sayıdır ama ağırlık bir kuvvet olduğu için vektördür. Dolayısıyla her vektör gibi ağırlığın da bir yönü, anlamı, büyüklüğü ve uygulama noktası vardır.

Çözülmüş Ağırlık Egzersizleri

1. Egzersiz

Kütlesi 45 kg olan bir cismin Dünya üzerindeki ağırlığını hesaplayınız. Dünyanın yerçekimi olarak g=9,81 m/ ^s2 değerini kullanın.

Bir nesnenin ağırlığını belirlemek için ilgili formülü uygulamanız yeterlidir:

Şimdi cismin kütlesi ve dünyanın yerçekimi verilerini formülde yerine koyup ağırlığı hesaplıyoruz:

Alıştırma 2

Bir cismin Dünya’daki ağırlığı 650 N’dur, bu ağırlığın Mars’taki eşdeğer kütlesi nedir? Gerçekler: Mars’ta yer çekimi 3721 m/ ^s2’dir .

Ağırlıkla ilgili bu fiziksel sorunu çözmek için yukarıda açıklanan formülü kullanmalıyız:

Bu durumda ağırlığın ve yer çekiminin değerini biliyoruz ve cismin kütlesini de bilmek istiyoruz, bu nedenle önce kütleyi aşağıdaki formülden çözüyoruz:

Ve son olarak, Mars’taki 650 N’luk bir ağırlığın kütlesini bulmak için verileri formüle yerleştiriyoruz:

Alıştırma 3

Aşağıdaki şekilde açıları gösterilen iki ip ile asılı duran, kütlesi 12 kg olan katı bir cisim verildiğinde, her bir ipin, cismi dengede tutmak için uygulaması gereken kuvveti hesaplayın.

Bu tür problemleri çözmek için yapmamız gereken ilk şey, şeklin serbest cisim diyagramını çizmektir:

Asılı cisme etki eden yalnızca üç kuvvetin olduğuna dikkat edin: P ağırlığının kuvveti ve T ₁ ve T ₂ tellerinin gerilmeleri. T _1x , T _1y , T _2x ve T _2y ile temsil edilen kuvvetler sırasıyla T ₁ ve T _2’nin vektör bileşenleridir.

Böylece iplerin eğim açılarını bildiğimiz için çekme kuvvetlerinin vektör bileşenleri için ifadeler bulabiliriz:

Öte yandan ağırlık kuvvetini yerçekimi kuvveti formülünü uygulayarak hesaplayabiliriz:

Problem ifadesi bize vücudun dengede olduğunu, dolayısıyla dikey kuvvetlerin toplamının ve yatay kuvvetlerin toplamının sıfıra eşit olması gerektiğini söyler. Böylece kuvvet denklemlerini oluşturabilir ve bunları sıfıra eşitleyebiliriz:

Şimdi gerilimlerin bileşenlerini daha önce bulduğumuz ifadelerle değiştiriyoruz:

Ve son olarak T ₁ ve T ₂ kuvvetlerinin değerini elde etmek için denklem sistemini çözüyoruz:

Böylece sistemin tamamına etki eden kuvvetler kümesi şu şekildedir:

Problem ifadesi bize kuvvetler sisteminin dengede olduğunu, dolayısıyla iki cismin de dengede olması gerektiğini söyler. Bu bilgiden iki cismin denge denklemlerini önerebiliriz:

Şimdi yer çekimi kuvveti formülünü uygulayıp denklemi basitleştiriyoruz:

Son olarak verileri yerine koyuyoruz ve 1. cismin kütlesini buluyoruz: