Greutatea

Greutate  - forța cu care corpul acționează asupra suportului (sau suspensiei, sau alt tip de prindere), prevenind căderea, apărută în câmpul gravitațional [1] [2] . Unitatea de greutate în Sistemul Internațional de Unități (SI)  este newton , uneori unitatea CGS  este dyne .

Pe lângă definiția de mai sus, care își are rădăcinile în pedagogia sovietică și post-sovietică, există o interpretare a greutății ca sinonim pentru gravitație , adică forța de atracție a corpului de către Pământ. În literatura engleză, există un cuvânt cu sunet parțial similar „greutate”, care în fizică înseamnă gravitație [3] , dar în viața de zi cu zi are alte semnificații, inclusiv „masă” și „greutate”.

Terminologie și semnificație

În cazul unui corp în repaus într-un cadru de referință inerțial , greutatea acestuia este egală cu forța gravitațională care acționează asupra corpului și este proporțională cu masa și accelerația căderii libere într-un punct dat:

Accelerația în cădere liberă depinde de înălțimea deasupra suprafeței pământului și - din cauza nesfericității Pământului , precum și din cauza rotației sale - de coordonatele geografice ale punctului de măsurare. Ca urmare a rotației zilnice a Pământului, are loc o scădere latitudinală a greutății: la ecuator, greutatea este cu aproximativ 0,3% mai mică decât la poli. Un alt factor care afectează valoarea și, în consecință, greutatea corpului sunt anomaliile gravitaționale , datorate caracteristicilor structurale ale suprafeței pământului și ale subsolului din vecinătatea punctului de măsurare. Dacă corpul este aproape de o altă planetă, și nu de Pământ, atunci accelerația căderii libere va fi determinată de masa și dimensiunea acestei planete, împreună cu distanța dintre suprafața ei și corp.

Când sistemul „corp” - „suport sau suspensie” se mișcă în raport cu cadrul de referință inerțial cu accelerație, greutatea încetează să coincidă cu forța gravitațională [1] :

De exemplu, dacă accelerația (indiferent de viteză) a ascensorului este îndreptată în sus, atunci greutatea încărcăturii din acesta crește, iar dacă este în jos, atunci scade. Accelerația datorată rotației Pământului nu este inclusă în , este deja luată în considerare în . Starea de imponderabilitate ( imponderabilitate ) apare departe de obiectul care atrage, sau atunci când corpul este în cădere liberă, adică atunci când .

Un corp de masă , a cărui greutate este analizată, poate deveni supus aplicării unor forțe suplimentare, indirect datorită prezenței unui câmp gravitațional, incluzând forța și frecarea lui Arhimede .

Definiția din preambul nu precizează dacă astfel de factori ar trebui luați în considerare. Nu se precizeaza nici daca rolul suportului-suspensie trebuie sa fie jucat de un corp solid elastic si daca sunt mai multe suporturi. În plus, există definiții neechivalente ale greutății în publicații [4] [5] [6] .

Deci, atunci când se ia în considerare doar contribuția gravitației, unui corp care se sprijină pe o suprafață înclinată i se atribuie o greutate îndreptată de-a lungul normalei suportului , unde este unghiul de înclinare [5] . Dar dacă luăm în considerare și forța de frecare statică (și, conform legii a treia a lui Newton , aceasta se aplică atât corpului, cât și suportului), atunci vectorul greutate va deveni egal cu [4] . În mod similar cu forța lui Arhimede : într-un lichid sau gaz cu o densitate , o forță de ridicare acționează asupra corpului (unde este volumul corpului), datorită căreia, să zicem, impactul corpului asupra fundului denivelat [7] al rezervorului este slăbit. Dacă luăm în considerare lichidul sau gazul ca suport și luăm în considerare (conform legii a treia a lui Newton) acțiunea corpului forței lui Arhimede asupra lichidului, vectorul greutate va rămâne egal cu . Într-o abordare care ține cont de acțiunea corpului asupra a tot ceea ce acționează asupra corpului însuși, greutatea corpului, până la un semn, este egală cu suma vectorială a tuturor forțelor (cu excepția gravitației) care acționează asupra corpului, inclusiv forțele lui Arhimede („suport lichid” [4] ) și frecare, ținând cont de toate suporturile-suspensiile disponibile împreună.

În engleză, există un cuvânt „greutate” care seamănă parțial ca sunet, care în fizică înseamnă gravitație [3] , dar în viața de zi cu zi are alte semnificații, printre care „masă” și „greutate”. În germană și franceză, cuvintele pentru gravitație sunt diferite de cuvântul rusesc pentru „greutate”. În literatura engleză, pentru forța totală de influență asupra suportului, se folosește termenul „greutate aparentă”, care uneori este tradus ca „ greutate aparentă ”. Cunoașterea acestei valori, de exemplu, poate ajuta la evaluarea capacității unei structuri de a ține corpul în studiu în condiții date.

În unele cazuri – să zicem, în situația unui balon plin cu heliu legat pe stradă, dacă prin „sprijin” înțelegem doar locul de atașare fără a include atmosfera în conceptul de sprijin – greutatea (sau, în terminologia engleză). , greutatea aparentă) se poate dovedi a fi îndreptată împotriva vectorului datorită influenței .

Conceptul de „greutate” în fizică nu este necesar [8] . În principiu, este posibil să se desființeze cu totul acest termen și să se vorbească fie de „masă”, fie de „forță” [9] de așa și de o natură. Utilizarea conceptului de „greutate” se datorează în mare măsură pur și simplu obiceiului [8] și tradițiilor lingvistice.

Dimensiune

Greutatea poate fi măsurată folosind cântare cu arc , care pot servi și pentru măsurarea indirectă a masei, dacă sunt calibrate corespunzător; balanțele cu pârghie nu au nevoie de o astfel de calibrare, deoarece în acest caz se compară masele, care sunt afectate de aceeași accelerație a căderii libere sau de suma accelerațiilor în cadre de referință neinerțiale. La cântărirea cu balanțe tehnice cu arc, variațiile în accelerația gravitațională sunt de obicei neglijate, deoarece influența acestor variații este de obicei mai mică decât precizia de cântărire practic necesară.

Când se află într-un mediu gazos sau lichid, greutatea măsurată a unui corp poate diferi de cea măsurată în aceleași condiții în vid din cauza scăderii greutății datorată acțiunii forței lui Arhimede [1] .

Greutate și masă

În fizică, greutatea și masa  sunt concepte diferite. Greutatea este o mărime vectorială , forța cu care un corp acționează asupra unui suport sau suspensie. Masa este o mărime scalară , o măsură a inerției corpului (masa inerțială) sau „sarcina” câmpului gravitațional (masa gravitațională). Aceste mărimi au și unități de măsură diferite (în sistemul SI, masa este măsurată în kilograme , iar greutatea este măsurată în newtoni ). Sunt posibile situații cu greutate zero și masă diferită de zero a aceluiași corp, de exemplu, în condiții de imponderabilitate, toate corpurile au greutate zero și fiecare corp are propria sa masă. Și dacă în repaus greutățile vor fi zero, atunci când sunt lovite greutățile corpurilor cu aceleași viteze, impactul va fi diferit (vezi legea conservării impulsului , legea conservării energiei ).

În același timp, o distincție strictă între conceptele de greutate și masă este acceptată în principal în știință și tehnologie, iar în multe situații cotidiene cuvântul „greutate” continuă să fie folosit atunci când se vorbește de fapt despre „masă”. De exemplu, spunem că un obiect „cântărește un kilogram” în ciuda faptului că un kilogram este o unitate de masă [10] . În plus, termenul „greutate” în sensul „masă” a fost folosit în mod tradițional în ciclul științelor umane - în sintagma „greutatea corpului uman”, în loc de „ greutatea corpului uman ” modernă . În acest sens, organizațiile metrologice observă că utilizarea greșită a termenului „greutate” în locul termenului „masă” ar trebui să înceteze, iar în toate cazurile în care se înțelege masa, trebuie folosit termenul „masă” [11] [12] .

Istorie

Conferința generală a III -a privind greutățile și măsurile , desfășurată în 1901, a subliniat că termenul „greutate” denotă o cantitate de aceeași natură ca și termenul „forță”. Conferința a definit greutatea unui corp ca fiind produsul dintre masa corpului și accelerația datorată atracției gravitaționale. Greutatea standard a unui corp a fost definită de conferință ca produsul dintre masa unui corp și accelerația standard datorată atracției gravitaționale. La rândul său, pentru accelerația standard a fost adoptată valoarea de 980,665 cm/s 2 [13] .

Note

  1. ↑ 1 2 3 Rudoy Yu. G. Greutate // Enciclopedia fizică  : [în 5 volume] / Cap. ed. A. M. Prohorov . - M . : Enciclopedia Sovietică , 1988. - T. 1: Aharonov - Efectul Bohm - Rânduri lungi. - S. 262. - 707 p. — 100.000 de exemplare.
  2. ↑ Sivukhin D.V. Curs general de fizică. — M .: Fizmatlit; Editura MIPT, 2005. - T. I. Mecanica. - S. 373. - 560 p. — ISBN 5-9221-0225-7 .
  3. ↑ 12 „Greutate ” . Enciclopaedia Britannica . — „Greutatea, forța gravitațională de atracție asupra unui obiect, cauzată de prezența unui al doilea obiect masiv, cum ar fi Pământul… greutatea este produsul dintre masa unui obiect și fie câmpul gravitațional, fie accelerația gravitației…”. Preluat la 8 noiembrie 2020. Arhivat din original la 17 noiembrie 2020.
  4. ↑ 1 2 3 I. E. Kagan „Greutatea corporală” (gradul IX) Copie de arhivă din 2 octombrie 2016 la Wayback Machine // Fizica: probleme de aranjare. - 2001. - Nr 3. - S. 58-74.
  5. ↑ 1 2 S. V. Zadorozhnaya „Greutatea corporală” Copie de arhivă din 24 ianuarie 2021 pe Wayback Machine // Pedag. mesaj „Urok.rf” (2016).
  6. ↑ În multe publicații în limbi străine, greutatea (vezi, de exemplu, Allen L. King. Weight andweightlessness  (engleză)  // American Journal of Physics  : journal. - 1963. - Vol. 30. - P. 387. - doi : 10.1119 /1.1942032 .- Bibcode , de asemenea începutul versiunii germane a articolului ) este sinonim cu gravitația, care este considerată o greșeală în pedagogia rusă.
  7. ↑ Este nevoie de rugozitate pentru ca apa să se scurgă sub suport, vezi L. G. Aslamazov: Hydrostatics Archival copy of 6 April, 2018 at the Wayback Machine // Kvant. - 1972. - Nr. 12. (p. 57, fig. 9av).
  8. ↑ 1 2 V. G. Zubov . Mecanica. M.: Nauka, 1978. - 352 p. // vezi § 71, p. 176 Arhivat 16 septembrie 2017 la Wayback Machine : „În mecanică, conceptul de greutate este complet redundant. Dar, deoarece acest cuvânt este simplu, familiar, este adesea folosit.  (link mort) Preluat la 21 septembrie 2020.
  9. ↑ Standardul național al Canadei, CAN/CSA-Z234.1-89 Canadian Metric Practice Guide, ianuarie 1989: 5.7.3. Există o confuzie considerabilă în utilizarea termenului „greutate”. <…> În lucrările științifice și tehnice, termenul „greutate” ar trebui înlocuit cu termenul „masă” sau „forță”, în funcție de aplicație.
  10. ↑ Anterior, unitatea de forță kilogram-forță a fost utilizată pe scară largă în tehnologie  - una dintre principalele unități ale sistemului MKGSS .
  11. ↑ ISO 80000-4:2006, Cantitati si unitati - Partea 4: Mecanica. „În limbajul obișnuit, numele „greutate” continuă să fie folosit acolo unde se înțelege „masă”, dar această practică este depreciată”.
  12. ↑ Unități SI:  Masă . Greutăți și Măsuri . NIST . Data accesului: 7 decembrie 2016. Arhivat din original pe 17 decembrie 2016.
  13. ↑ Declarație privind unitatea de masă și definiția greutății; valoarea convențională a lui g  (engleză) . Rezoluția celei de-a 3-a CGPM (1901) . BIPM. Consultat la 1 noiembrie 2015. Arhivat din original pe 25 iunie 2013.

Vezi și

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Forțele care acționează asupra avionului