Физика · конспекты
★0
Физика › 7 класс › Взаимодействие тел

Тема 26Связь между силой тяжести и массой тела. Вес

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Вес телаНевесомостьускорением свободного паденияне зависит от массыТочка приложенияНаправлениек телук опореувеличилсяуменьшилсянольтолько сила тяжести

Под действием силы тяжести все тела у поверхности Земли падают с одинаковым ускорением — ускорением свободного падения gg.

Без воздуха перо и монета падают одинаково. Опыт Галилея на Пизанской башнеБез воздуха перо и монета падают одинаково. Опыт Галилея на Пизанской башне
Без воздуха перо и монета падают одинаково. Опыт Галилея на Пизанской башне Иллюстрация: light-fizika.ru
Запомни

Ускорение свободного падения не зависит от массы тела. Камень падает быстрее пёрышка только из-за сопротивления воздуха.

У поверхности Земли g≈9,8 м/с2g\approx9{,}8\ \text{м/с}^2 (часто округляют до 10). С удалением от Земли gg уменьшается.

С высотой ускорение свободного падения уменьшается
С высотой ускорение свободного падения уменьшается Иллюстрация: light-fizika.ru
Сила тяжести
Fтяж=m gF_{\text{тяж}}=m\,g

На тело массой 1 кг у Земли действует сила тяжести 9,8 Н (≈ 10 Н).

Вес тела

Определение

Вес тела — сила, с которой тело из-за притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес. Обозначают PP.

  • Точка приложения — опора или подвес (не само тело!).
  • Направление — вниз, как у силы тяжести.
Вес приложен к опоре или подвесу
Вес приложен к опоре или подвесу Иллюстрация: light-fizika.ru

Если тело покоится на горизонтальной опоре или висит неподвижно:

P=Fтяж=m gP=F_{\text{тяж}}=m\,g
Запомни

Не путайте! Сила тяжести — гравитационная сила, она приложена к телу. Вес — сила упругости, она приложена к опоре.

Вес в лифте и невесомость

Лифт поехал вверх — весы показывают больше, вес увеличился. Лифт поехал вниз — вес уменьшился. А если бы лифт свободно падал, весы показали бы ноль.

Человек на весах в лифте. Пружинный динамометр с грузом в движенииЧеловек на весах в лифте. Пружинный динамометр с грузом в движении
Человек на весах в лифте. Пружинный динамометр с грузом в движении Иллюстрация: light-fizika.ru
Определение

Невесомость — состояние, в котором тело не давит на опору и не растягивает подвес, то есть его вес равен нулю.

Невесомость наступает, когда на тело действует только сила тяжести — тело и опора падают вместе. Так живут космонавты на орбите.

Космонавты на орбитальной станции — в невесомости
Космонавты на орбитальной станции — в невесомости Иллюстрация: light-fizika.ru
Образ для запоминания

Сила тяжести — «Земля тянет тебя», вес — «ты давишь на пол». В падающем лифте Земля по-прежнему тянет (сила тяжести есть), а на пол ты не давишь (веса нет).

⚗ Мини-опыт

Поставьте тело на опору, подвесьте на нить, а потом дайте ему падать. Где приложена сила тяжести, а где вес? Когда вес исчезает?

▶ Симуляция PhET

Подвешивайте грузы разной массы к пружине. Как вес груза связан с растяжением пружины?

Пружинный маятник: ОсновыОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1К чему приложен вес тела?
Вес — сила, с которой тело действует на опору.
2Чему равна сила тяжести тела массой 3 кг (g = 10 Н/кг)?
F=mg=3⋅10F=mg=3\cdot10.
3Космонавт на орбите находится в невесомости. Действует ли на него сила тяжести?
Нет веса, но сила тяжести есть — она удерживает станцию на орбите.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Найдите силу тяжести, действующую на мальчика массой 45 кг (g=10g=10 Н/кг).

    Ответ

    F=45⋅10=450F=45\cdot10=450 Н.

    Как получилось?

  2. Чему равен вес гири 2 кг, стоящей на столе?

    Ответ

    P=mg=2⋅9,8=19,6P=mg=2\cdot9{,}8=19{,}6 Н (≈ 20 Н).

    Как получилось?

  3. Чем вес отличается от силы тяжести?

    Ответ

    Сила тяжести приложена к телу, вес — к опоре или подвесу; у них разная природа.

    Как получилось?

  4. Что такое невесомость?

    Ответ

    Состояние, когда вес тела равен нулю: оно не давит на опору.

    Как получилось?

  5. Сила тяжести тела 50 Н. Найдите его массу (g=10g=10 Н/кг).

    Ответ

    m=Fg=5m=\dfrac{F}{g}=5 кг.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Как изменятся показания весов в лифте, который начинает подниматься? опускаться?

    Ответ

    При начале подъёма вес увеличится, при начале спуска — уменьшится.

    Как получилось?

  2. Почему вес тела, лежащего на столе, равен силе тяжести, хотя это разные силы?

    Ответ

    Тело покоится, поэтому стол прогибается до тех пор, пока его сила упругости не уравновесит силу тяжести; с такой же силой тело давит на стол.

    Как получилось?

  3. Когда прыгун на батуте находится в невесомости?

    Ответ

    Во время всего полёта в воздухе (вверх и вниз), пока он не касается батута.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Вес тела
Сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес.
Невесомость
Вес равен нулю: тело не давит на опору.
Сила тяжести
Fтяж=m gF_{\text{тяж}}=m\,g; g≈9,8 м/с2g\approx9{,}8\ \text{м/с}^2.
Вес и сила тяжести
Сила тяжести — на тело; вес — на опору.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.