Вес и тяжесть — разные стрелки
Меняй массу и режим движения лифта. Красная стрелка — тяжесть на тело, синяя — вес на пол.
Схему можно прокрутить вбок. Все значения повторены в расчёте ниже.
Принято g = 10 Н/кг. Дополнительная модель веса P = m(g + a) при положительном ускорении вверх; тяжесть mg остаётся той же. Реакция пола на тело на этой схеме не нарисована.
На кого действует сила
Вес тела P — сила, с которой тело вследствие притяжения действует на опору или подвес. Сила тяжести действует на само тело со стороны Земли.
Даже если значения этих сил одинаковы, они приложены к разным телам. На рисунке нужно отдельно обозначать человека и пол либо груз и подвес.
| Сила | На что действует | Кто действует |
|---|---|---|
| Тяжести | На тело | Земля |
| Вес | На опору или подвес | Рассматриваемое тело |
Вес и сила тяжести различаются телами, к которым приложены.
Можно ли рисовать вес и тяжесть как две силы вниз на человека?
Нет. Вес человека приложен к полу или подвесу, а тяжесть — к человеку.
Обычное состояние опоры
Если горизонтальная опора и тело покоятся или движутся равномерно прямолинейно без других вертикальных воздействий, P = mg. При m = 5 кг и g = 10 Н/кг вес равен 50 Н.
Сила реакции опоры на тело направлена вверх. Вес тела на опору направлен вниз. Эти действия относятся к разным телам и не складываются как силы на одно тело.
Масса
m = 5 кг
Условие
Нет вертикального ускорения
Вес
P = mg = 50 Н
Равенство P = mg требует подходящих условий движения и опоры.
При равномерном подъёме лифта вес больше, чем в покое?
Нет. Важна не скорость подъёма, а изменение скорости. При равномерном движении в данной модели вес равен mg.
Международная космическая станция над Землёй
Станция и её содержимое находятся в совместном орбитальном падении.
NASA · Общественное достояние · Источник фотографии.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Пружинный прибор для измерения силы
Показание подвеса зависит от движения системы; массу и вес различают.
Briain · Public domain · Источник. Без изменений.
Изображение временно недоступно. Ссылка на источник находится выше.
Изменяющееся движение
При ускорении лифта вверх опора сильнее действует на пассажира, и вес увеличивается. При ускорении вниз вес уменьшается.
Направление ускорения не всегда совпадает с направлением движения. Лифт, движущийся вверх и замедляющийся, имеет ускорение вниз, поэтому вес уменьшается. Модель показывает это качественно и численно.
| Ускорение лифта | Вес по сравнению с mg |
|---|---|
| Нет | Равен mg |
| Вверх | Больше mg |
| Вниз, меньше g | Меньше mg |
Изменение веса определяется ускорением опоры, а не одним направлением её скорости.
Когда вес растёт у опускающегося лифта?
Во время торможения перед остановкой: ускорение направлено вверх.
Невесомость
При совместном свободном падении тела и опоры контактное давление исчезает: P = 0. При этом сила тяжести продолжает действовать.
На орбите космическая станция и находящиеся в ней предметы совместно падают вокруг Земли. Невесомость связана с отсутствием обычного действия на опору, а не с исчезновением массы.
Свободное падение вместе с опорой
Одинаковое гравитационное ускорение
Опора не поддерживает тело
Контактное давление исчезает
Результат
Вес равен нулю
Невесомость означает отсутствие веса, но не обязательно отсутствие тяжести.
Становится ли масса космонавта нулевой на орбите?
Нет. Его инертность сохраняется; для изменения движения по-прежнему требуется взаимодействие.
Шесть выводов
Тест · 10 вопросовОдин правильный ответ в каждом вопросе
Сначала изучи модель и конспект. За каждый верный ответ — 0,5 балла, максимум — 5. После проверки откроются пояснения.
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Физика, 7 класс», § 24. Тема и содержание сверены с файлом «7 класс. Физика — § 24. Вес тела.pdf». Объяснения, расчётные примеры и модели подготовлены для этого конспекта. Дополнительные зависимости в моделях отмечены отдельно.
Изображения загружаются непосредственно из интернета. Авторство и лицензии указаны под каждой иллюстрацией. Число частиц, размеры и цвета учебных схем условны.