Основно съдържание

Курс: Библиотека по физика > Раздел 3

Урок 2: Сила на реакция на опората и контактна сила

Какво е сила на тежестта?

Силата на тежестта е, грубо казано, силата на гравитацията.

Какво е тегло?

Теглото

G

е просто още една дума за гравитационната сила (или силата на тежестта)

F_{g}

. Теглото е силата, която действа непрекъснато на всички обекти в близост до Земята. Земята привлича обектите към центъра си чрез гравитационната сила. Големината на гравитационната сила може да се намери, като се умножи масата

m

на даден обект по големината на ускорението, породено от гравитацията

g = + 9, 8 \frac{m}{s^{2}}

Ускорението поради/от гравитацията (или "гравитационното ускорение")

a_{g}

е отрицателно (предполагаме, че си избрал/а посоката надолу да е с отрицателен знак), но обичайно буквата

g

се използва, за да представи големината на ускорението. С други думи

g = | a_{g} | = | - 9, 8 \frac{m}{s^{2}} | = + 9, 8 \frac{m}{s^{2}} = големина на ускорението, причинено от гравитацията

a_{g} = - 9, 8 \frac{m}{s^{2}} = гравитационното ускорение

Със силата на гравитацията (или "гравитационната сила", "силата на тежестта", "теглото")

G = m g

(или "силата на тежестта") Земята влияе на всички предмети, независимо от начина на движението им или другите сили, които им действат. С други думи, гравитационната сила с големина

m g

действа на всички предмети в близост до Земята, независимо дали падат, летят, седят на масата или се изкачват с ескалатор. Може да има и други сили, които допринасят за ускорението на предметите, но силата на гравитацията присъства абсолютно винаги.

Гравитационната сила, приложена върху даден предмет, става все по-малка с отдалечаването му от Земята. Тази сила, обаче, действа и далеч "отвъд" земната атмосфера. Например на местоположението на международната космическа станция също има ускорение, което се дължи на гравитацията, и неговата големина е

g = 8, 7 \frac{m}{s^{2}}

. Тази стойност е по-ниска от обичайната стойност на

g

на земната повърхност, но не е и толкова ниска, както повечето хора си мислят. Астронавтите на международната космическа станция изпитват безтегловност не защото няма гравитация, а защото се намират в орбита на свободно падане около Земята.

Силата на гравитацията, оказвана от Земята, е безкрайна като обхват (въздейства на неща безкрайно далече), но силата ѝ намалява колкото по-далече е даденият предмет от Земята.

Тегло и маса различни понятия ли са?

Да, тегло и маса са две различни понятия. Теглото

G

е гравитационната сила, приложена върху даден предмет. Масата

m

е мярката за инерция на предмета (тоест доколко предметът противопоставя/устоява на промените в скоростта). Двете величини са свързани, тъй като по-голямата маса има по-голямо тегло, заради

G = m g

. Например маса от

2 kg

ще има тегло с големина

G = (2 kg) (9, 8 \frac{m}{s^{2}}) = 19, 6 N

Теглото на даден обект ще се промени, ако го преместим далеч от Земята или ако го занесем на друга планета. Но масата му ще си бъде същата, независимо дали е на Земята, в открития космос или на Луната.

Масата и теглото много често се бъркат. Помни, че масата има мерна единица

kg

, а теглото, тъй като е сила, има мерната единица

N

Как изглеждат примерни задачи, включващи теглото (сила на тежестта, гравитационна сила)?

Пример 1: Тегло на самолет

Самолет има маса

4500 kg

. Когато потегля, той ускорява напред и нагоре. Тягата, действаща върху самолета, е

6700 N

в посока на движението, а въздушното съпротивление e

4300 N

Каква е големината на гравитационната сила на самолет по време на излитане?

Гравитационната сила винаги е равна на

m g

, независимо от другите сили и ускорения. Тоест можем да намерим силата на гравитацията върху самолета (или теглото му), като просто използваме:

G = m g (използваме формулата за сила на тежестта)

G = (4500 kg) (9, 8 \frac{m}{s^{2}}) = 44 100 N (изчисляваме и празнуваме)

Пример 2: Намиране на масата

Африкански слон е с тегло

25 000 N

Каква е масата на Африканския слон?

Тегло е просто друга дума за силата на гравитацията

m g

. Можем да решим задачата, като използваме формулата за маса

W = F_{g} = m g .

G = m g (използваме формулата за силата на тежестта)

25 000 N = m (9, 8 \frac{m}{s^{2}}) (заместваме с числените стойности за теглото и земното ускорение)

m = \frac{25 000 N}{(9, 8 \frac{m}{s^{2}})} (намираме масата m)

m = \frac{25 000 N}{(9, 8 \frac{m}{s^{2}})} = 2551 kg (изчисляваме и отпразнуваме)

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Вписване в профила

Сортирай по:

Все още няма публикации.

Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.