Private, но това е изключително важно за нас, за да вид сила на гравитацията е силата на привличане на телата на земята. Тази сила се нарича гравитация. Според закона за всемирното привличане, тя се изразява чрез формулата
където m - тегло, М - масата на Земята, R - радиусът на Земята, Н - височина на тялото над земята. Силата на гравитацията е насочен вертикално надолу към центъра на Земята.
По-конкретно, в допълнение към тази сила, в рамките на референтния свързан със земята, с тяло центробежната сила на инерцията. което произтича от въртенето на земята и е равна. където m - телесно тегло; R - разстоянието между тялото и оста на Земята. Ако височината на тялото над земната повърхност е малък в сравнение с неговия радиус, а след това. където R ^ - радиус на Земята, φ - географската ширина, на която тялото (Фигура 1). Вземайки това предвид.
Силата на гравитацията се нарича силата, действаща върху всеки орган, в близост до земната повърхност.
Тя се определя като геометричната сума, действащ от силата на тялото на гравитационно привличане към Земята и на центробежната сила на инерцията. като се има предвид ефектът от въртенето на Земята около оста си, т.е. , Посоката на тежестта е във вертикално направление в този параграф, повърхността на земята.
DK стойност на центробежната сила на инерция е много малък в сравнение със силата на тежестта на Земята (тяхното съотношение е около 3 ∙ 10 -3), силата обикновено се пренебрегва. След това.
* Земно ускорение
Gravity казва ускорение на тялото се нарича ускоряването на свободно падане. В съответствие с втория закон на Нютон
.
По отношение на експресията (1) за модула на земно ускорение ще
В земната повърхност (з = 0) единица на гравитационното ускорение е равно на
,
и на силата на гравитацията е
.
Модул гравитационното ускорение включени във формулата е равна на приблизително 9.8 m / и 2.
От формула (2), че ускоряването на свободно падане не зависи от телесното тегло. Това намалява с повишаването на тялото над земята: ускоряване на тежестта е обратно пропорционална на квадрата на разстоянието от центъра на тялото на Земята.
Въпреки това, ако височина Н над повърхността на тялото е по-малко от 100 km, тогава изчисленията допускане на грешки ≈ 1,5%, тази височина може да се пренебрегне в сравнение с радиуса на Земята (R = 6370 km). Гравитационно ускорение на височина до 100 km може да се счита постоянна и равна на 9.8 m / и 2.
И все пак, на повърхността на гравитационното ускорение на Земята не е същото навсякъде. Това зависи от географската ширина: повече на полюсите на Земята, отколкото на екватора. Фактът, че на земното кълбо леко сплесната при полюсите. В екваториална радиуса на Земята над полярните на 21 км.
Друга по-важна причина за гравитационното ускорение, в зависимост от географската ширина на Земята се върти. вторият закон на Нютон е валидна в инерционен референтен кадър. Такава система е, например, хелиоцентричната система. координатна система, свързана със Земята, строго погледнато, не може да се разглежда като инерциална. Земята се върти около оста си и се движи в затворен орбита около слънцето.
Въртенето на Земята и това изправяне на стълба води до това, че земното ускорение по отношение на геоцентрична система за отчитане на различни географски ширини различни: полюсите gpol ≈ 9,83 м / сек 2 на екватора gekv ≈ 9,78 м / сек 2 на ширина 45 ° гр ≈ 9,81 м / сек 2. Въпреки това, в нашите изчисления приемем, че ускорението на тежестта е приблизително равна на 9.8 m / и 2.
Защото на въртене на Земята около оста й на земното ускорение на всички места, с изключение на екватора и полюсите, не е насочен точно към центъра на Земята.
Също така, гравитационното ускорение зависи от плътността на скалите, срещащи се в земните недра на Земята. В регионите, където депозираните видове, плътността е по-голяма от средната плътност на Земята (например, желязна руда), грам повече. А където има залежи от нефт, г-малко. Това се използва от геолози в търсенето на минерали.
Телесното тегло - е силата, с която тялото поради своята привлекателност към Земята действа на подкрепата или отлагането.
Да разгледаме например орган суспендира от пружина, другият край на която е фиксиран (фиг. 2). В тялото на силата на гравитацията надолу. Поради това започва да спада, плъзгане по долния край на пружината. Пролетта ще е заради това, деформирани и еластичната сила на пружината се появява. Тя е свързана с горния край на тялото и е насочена нагоре. Следователно горния край на тялото е "закъснение" през есента му от други части, които не са свързани еластично пружинна сила. Следователно, тялото и деформирани. Има и друг пролетта сила - силата на еластичност на деформираната тялото. Тя е свързана с пружина, и е насочена надолу. Именно тази сила е теглото на тялото.
Според третия закон на двете еластичната сила на Нютон са равни по сила и в противоположни посоки. След няколко трептения на каросерията на пролетта е в покой. Това означава, че силата на тежестта по модул, равен на еластичната сила на пружината Fupr. Но същата сила и равно тегло.
По този начин, в нашия пример, теглото на тялото, което ще бъде означена с буквата. модул, равна на силата на тежестта:
.
^ Вторият пример. Нека тяло А се намира в хоризонтално опората (фиг. 3). А тялото на силата на тежестта и силата на реакция на пода. Но ако подкрепата действа върху тялото със силата на тялото и действа върху подкрепата със сила. които, в съответствие с третия закон на Нютон е равно по сила и противоположни по посока. , Силата е теглото на тялото.
Ако тялото и подкрепата са фиксирани или движещи се равномерно по права линия, т.е.. Д., без ускорение, според втория закон на Нютон,
.
.
Следователно, ако А на ускорение = 0, тогава теглото на тялото е равна на силата на гравитацията.
Но това не означава, че тялото ви тегло и тежестта приложена към него, едно и също нещо. * Силата на тежестта се прилага към тялото, и тегло, прикрепен към опората или суспензия. Естеството на тежестта и теглото също е различно. Ако силата на гравитацията, е резултат от взаимодействието на тялото и на земята (гравитационната сила), теглото е резултат от много различни взаимодействие: тяло взаимодействие и подкрепа Б. поддръжка в организма и по този начин се деформира, което води до еластични сили. По този начин, на телесното тегло (и сили за реагиране етаж) е специален вид на еластичната сила.
Тегло има функции по същество, които я отличават от силата на тежестта.
Първо, теглото се определя от съвкупността на сили, действащи върху тялото, не само силата на тежестта (например, телесно тегло в течността или въздуха е по-малка, отколкото във вакуум, поради появата на изхвърлящата (Archimedean) сила). На второ място, телесно тегло, по същество зависи от ускорението, подкрепата (закачалка), което се движи.
* Телесното тегло при преместване на опората или суспензия с ускорение
Възможно ли е да се увеличи или намали теглото на тялото, без да променя самото тяло? Оказва се, да. Нека тялото е в колата, движещи се с ускорение (фиг. 4а, б).
Според втория закон на Нютон
където ^ N - етаж реакционната сила (етаж асансьор), m - маса на тялото.
Според третия закон на телесното тегло на Нютон. Ето защо, като се използва (3), получаваме
.
Директно на Y-оста координатни референтни системи, свързани със земята, вертикално надолу. Тогава проекцията на телесното тегло по тази ос ще бъде равна
.
Тъй като векторите са колинеарни и координатната ос Y. след Ру = P и Gy = грам. Когато ускорение е насочен надолу (виж. Фиг. 4 а), AY = а. равенство и отнема следния вид:
.
От формула следва, че само когато а = 0, телесното тегло е равна на силата на гравитацията. ≠ 0 За телесно тегло е различен от гравитацията. Ако ускорение асансьорната движение насочена надолу (например, в началото на спускането на асансьора или в процеса на спиране на хода нагоре) и по модул малко гравитационното ускорение, телесното тегло по-малко от силата на гравитацията. Следователно, в този случай телесното тегло по-малко от теглото на тялото, ако тя е в покой или в единна лагер движение (суспензия). Поради тази причина, телесното тегло на екватора е по-малък от полюсите на Земята, тъй като тялото на екватора поради въртенето на Земята се движи с центростремителна ускорение.
Сега помисли какво се случва, ако тялото се движи с ускорение насочена вертикално нагоре (виж. Фиг. 4Ь). В този случай, ние се
.
Телесното тегло в асансьор движи с ускорение насочена вертикално нагоре, по-голяма тежест на тялото в покой. Повишаването на телесното тегло, причинени от бързото движение на опорната (или суспензия) се нарича задръстванията. Задръстванията може да се определи чрез намиране на съотношението на теглото на бързо движещо се тяло на теглото на тялото в състояние на покой:
.
А обучено лице е в състояние да издържат на краткосрочен план около шест пъти претоварване. Следователно, ускоряване на кораба, съгласно получената формула, не трябва да надвишава пет пъти стойността на гравитационното ускорение.
Вземете пролетта с прикачен товар, и най-добрият пролетта баланс. По скала пролетта баланс може да разчита на тегло. Ако ръка, държаща везните в покой спрямо Земята, люспите показват, че теглото на модула е равна на силата на тежестта мг. Ще пусне на баланса на ръцете, те заедно с товара ще падне свободно. Теглото на стрелки, установени на нула, което показва, че телесното тегло е равно на нула. И това е разбираемо. В състояние на свободно падане, и скали, и да се премести на тегло с една и съща ускорение, равно на гр. В долния край на пружината не е любител на товара, и той го следва, и пролетта не се деформира. Ето защо, не е еластична сила, която ще действа от товара. Следователно, натоварването не се деформира и не действа на пролетта. Тегло изчезна! Товарът се казва, че са се превърнали в безтегловност.
Безтегловност е така, защото силата на тежестта, и следователно тежестта се съобщава, че всички органи (в нашия случай - натоварване и пролетта) на същия ускорение г. Ето защо, всеки орган, който действа на само на силата на гравитацията, или силата на гравитацията като цяло, е в състояние на безтегловност. При тези обстоятелства, има свободно падащо тяло, като орган в космически кораб. В крайна сметка, тялото космически кораб и в него прекалено дълго в състояние на свободно падане. Въпреки това, в състояние на безтегловност, макар и краткотрайно, е всеки един от вас, да скача от стола си на пода, или подскачащи нагоре.
Същото може да се докаже математически. В състояние на свободно падане
и тялото.