Žmonės, stebintys savo svorį, gali tvirtinti, kad svarstyklės nemeluoja, tačiau tai, ką jie daro, sako žmogui, bent jau neteisingai. Svoris, kalbant apie fiziką, iš tikrųjų yra ajėga: Sunkio jėga, veikianti masę. SI jėgos vienetas yra Niutonai (N). Kita vertus, masė yra materijos kiekio objekte matas. SI masės vienetas yra kilogramas (kg).
Taigi tai, ką skalė iš tikrųjų turėtų rodyti savo svorio siekiančiam asmeniui, yra vertybėNiutonai. Reikalaujantiems fizikos studentams, norintiems tai apytiksliai įvertinti; tačiau veikia šie veiksmai: tiesiog padauginkite kilogramus, kuriuos suteikia skalė, iš 10 (arba svarus iš 4,5).
Koks skirtumas tarp masės ir svorio?
Trumpai tariant, pagrindinis masės ir svorio skirtumas yra tas, kad masė yra apagrindinė nuosavybėdaikto, o svoris nėra. Masė nesikeičia, nesvarbu, kur objektas yra, kol materija nebus pridėta ar atimta iš jo. 2 300 kg dramblys yra 2300 kg Žemės planetoje, mėnulyje ir kosmoso viduryje.
Kita vertus, svoris priklauso nuo vietos, nes masę veikianti gravitacinė jėga skirtingose vietose yra skirtinga. 2300 kg sveriantis dramblys turi a
svorismaždaug 23 000 N žemės paviršiuje, tačiau tik maždaug šeštadalis tokio svorio Mėnulyje ir, jei dramblys buvo deponuotas gilumoje, toli nuo bet kokio gravitacinio lauko įtakos, jis neturėjo svorio iš viso.Kitas svarbus masės ir svorio skirtumas, kylantis iš jų apibrėžimų, yra tai, kad masė yra askaliarinisvertė, nes nėra krypties, susijusios su verte kilogramais, o svoris yra jėgavektorius.Objekto svoris visada nukreiptas taip pat, kaip jį traukia gravitacija.
Masė techniškai yra kiekybinis objekto inercijos arba jo atsparumo judėjimui matas. Kuo masyvesnis objektas, tuo mažiau jį veikia jį veikiančios jėgos.
Svoris: sunkio jėga
Kaip ir bet kurią jėgą, svorį galima apskaičiuoti naudojant gravitacinės jėgos lygtį:
F_ {grav} = mg
Kurgyra pagreitis dėl gravitacijos šalia Žemės paviršiaus:g =9,8 m / s2. Bet koks objektas, numestas bet kurioje planetos vietoje, krinta link Žemės centro vis didesniu greičiu: 9,8 m / s kiekvieną sekundę greičiau nei ankstesnę sekundę.
Ši formulė paaiškina, kodėl padauginus masę kg iš 10 (arba svarais iš 4,5, norint atsižvelgti į pirmąjį perskaičiavimą į SI kg vienetą) galima greitai apskaičiuoti asmens „tikrąjį“ svorį.
Visur kitur visatojegyra kitoks, nes pagreitis dėl gravitacijos yra didelio kūno vietinio traukos lauko rezultatas. Pavyzdžiui, mažytėje Merkurijaus planetojegyra tik 3,7 m / s2. Nes tai tik apie 38 procgŽemėje viskas, kas yra Merkurijuje, sveria tik apie 38 procentus to, ką ji daro Žemėje.
Matomas svoris
Kaip griežtas apibrėžimas, objekto svoris tame pačiame gravitacijos lauke nesikeičia. Nesvarbu, ar asmuo eina aukštyn, ar žemyn liftu, tas patsgspartina tą patįm, taigiFgrav, arba svoris, bus tas pats.
Realybėje yra nedideli vertės skirtumaigskirtingose vietose aplink didelį kūną, pavyzdžiui, Šiaurės ašigalyje, palyginti su Žemės pusiauju, arba interjere, palyginti su Saulės paviršiumi. Tačiau fizikos studentams paprastai pakanka apytiksliai nustatyti gravitacijos lauko pastovią vertę.
Be to, pastabūs liftų vairuotojai galbūt pastebėjo juos kartaisjaustisunkesni ar lengvesni nei įprasta skirtinguose važiavimo taškuose. Jųakivaizdus svoriaikeičiasi, nes jų kūnas turi inerciją arba jie priešinasi judėjimo pokyčiams.
Kai liftas pradeda kilti, jų kūnai yra nejudantys ir priešinasi judėjimui į viršų, todėl jie akimirką jaučiasi sunkesni, kol prisitaiko prie judėjimo. Akimirka, kai liftas pradeda leistis, yra atvirkščiai. Tačiau nė vienu metu asmuo to nepadarėfaktinis svorispakeisti.
Svarstyklės greitėjančiame lifte
Ką apie tų pačių žmonių, kylančių liftu aukštyn ir žemyn, skalės nuskaitymą? Čia vėlgi gali atrodyti, kad skalė slypi, tačiau šį kartą ne tik su klaidingu pavadinimu.
Skalė veikia matuojantgrynoji jėgaveikdamas tai. Kai jis vis dar yra ant vonios grindų, visa gryno jėga yra nuo sunkio jėgos, traukiančios ant svarstyklių stovintį kūną žemyn. Bet antgreitėjantis liftas,kai liftas pradeda greitėti arba lėtėti, bendras masės pagreitis skalėje yra ne tik nuogbet ir nuo lifto judesio.
Jei liftas greitėja aukštyn priešinga kryptimig, grynasis pagreitis bus šiek tiek mažesnis neig, todėl gaunama šiek tiek mažesnė grynoji jėga (nuoFneto = mair darant prielaidą, kad lifto pagreitis yra mažesnio dydžiog). Todėl skalėje bus rodomas amažesnis skaičiusnei tada, kai dar yra. Ir priešingai, kai greitėja žemyn, yrapapildomas pagreitiskryptimig,dėl to skalėje atsiras didesnė grynoji jėga ir ji parodys adidesnis skaičius.
Atkreipkite dėmesį, kad taip yratiesa tik tada, kai liftas greitėja. Esant pastoviam greičiui aukštyn arba žemyn (ko gali tikėtis dauguma keleivių!), Grynasis pagreitis ir tokiu būdu grynoji jėga nesiskiria nuo skalės, kuri juda ne ant vonios grindų.
Svarstyklės ant nuolydžio
Kitas paprastas būdas akimirksniu „numesti svorį“ yra ant svarstyklių uždėti svarstykles, o ne plokščias ant grindų. Nubraižius laisvo kūno skalės jėgų diagramą ir suprantant, kaip skalė veikia, paaiškėja, kodėl tai tiesa.
Vėlgi, skalė veikia registruodama ją veikiančią sunkio jėgą žemyn į skalę. Sunkio jėga visada nukreipta į Žemės centrą. Kai svarstyklės yra lygios ant vonios grindų, tai yra tiesiai žemyn 90 laipsnių kampu.
Kai svarstyklės pakreipiamos, pavyzdžiui, sėdint ant rampos 20 laipsnių kampu, sunkio jėga yranebėra statmena skalei. Išsprendus sunkio jėgą į jos komponentus, paaiškėjastatmena dedamoji,yra tas, kuris eina tiesiai į skalę ir tokiu būdu tarnauja kaip skalės skaitymo šaltinismažesnė už bendrą sunkio jėgą. Taigi skalėje rodomas amažesnis skaičiuskai pasviręs nei lygus ant grindų.
Kodėl žinant mišių skirtumą vs. Svoris svarbus
Masė ir svorisnėra keičiamas fizikoje! Daugybė lygčių ir sąvokų priklauso nuo objekto masės arba nuo kelių objektų masės. Svoris yra tik naudinga sąvoka Niutono fizikos situacijose, pavyzdžiui, analizuojant jėgas čia aprašytose situacijose.