بیایید موارد اتصال را جداگانه در نظر بگیریم منبع خارجی جریان متناوببه یک مقاومت با مقاومت آر، ظرفیت خازن سیو سلف ها L. در هر سه حالت، ولتاژ دو سر مقاومت، خازن و سیم پیچ برابر با ولتاژ منبع AC است.

1. مقاومت در مدار AC

مقاومت R فعال نامیده می شود زیرا مداری با چنین مقاومتی انرژی را جذب می کند.

مقاومت فعال - دستگاهی که در آن انرژی جریان الکتریسیتهتبدیل غیر قابل برگشت به انواع دیگر انرژی (داخلی، مکانیکی)

اجازه دهید ولتاژ مدار طبق قانون تغییر کند: u = Umcos ωt ,

سپس قدرت فعلی طبق قانون تغییر می کند: i = u/R = I R coωt

u - مقدار ولتاژ لحظه ای؛

i - مقدار جریان لحظه ای؛

من آر- دامنه جریانی که از مقاومت عبور می کند.

رابطه بین دامنه های جریان و ولتاژ در یک مقاومت با این رابطه بیان می شود RI R = یو آر

نوسانات جریان هم فاز با نوسانات ولتاژ است. (یعنی تغییر فاز بین جریان و ولتاژ در مقاومت صفر است).

2. خازن در مدار AC

هنگامی که یک خازن به مدار ولتاژ DC متصل می شود، جریان صفر است و زمانی که یک خازن به مدار ولتاژ AC وصل می شود، جریان صفر نیست. بنابراین، یک خازن در مدار ولتاژ AC مقاومت کمتری نسبت به مدار DC ایجاد می کند.

مدار مجتمعو ولتاژ

جریان با زاویه π/2 از ولتاژ فاز جلوتر است.

3. سیم پیچ در مدار AC

در یک سیم پیچ متصل به یک مدار ولتاژ متناوب، قدرت جریان کمتر از قدرت جریان در یک مدار ولتاژ ثابت برای همان سیم پیچ است. در نتیجه، سیم پیچ در مدار ولتاژ متناوب مقاومت بیشتری نسبت به مدار ولتاژ مستقیم ایجاد می کند.

رابطه بین دامنه های جریان من الو ولتاژ یو ال:

ω LI L = یو ال

جریان نسبت به ولتاژ یک زاویه π/2 در فاز عقب است.

اکنون می‌توانیم یک نمودار برداری برای یک مدار RLC سری بسازیم که در آن نوسانات اجباری در فرکانس ω رخ می‌دهد. از آنجایی که جریان عبوری از بخش های متصل به سری مدار یکسان است، ایجاد یک نمودار برداری نسبت به بردار که نوسانات جریان را در مدار نشان می دهد راحت است. دامنه جریان را با نشان می دهیم من 0 . فاز فعلی صفر در نظر گرفته شده است. این کاملا قابل قبول است، زیرا این مقادیر فاز مطلق نیستند که مورد توجه فیزیکی هستند، بلکه تغییرات فاز نسبی هستند.

نمودار برداری در شکل برای حالتی ساخته شده است که یا در این حالت، ولتاژ منبع خارجی در فاز جریانی که در مدار با زاویه ای خاص φ می گذرد جلوتر است.

نمودار برداری برای یک مدار RLC سریال

از شکل مشخص است که

از آنجا به دنبال دارد

از عبارت برای من 0 واضح است که دامنه فعلی طول می کشد حداکثر مقداربا توجه به اینکه

پدیده افزایش دامنه نوسانات جریان زمانی که فرکانس ω منبع خارجی با فرکانس طبیعی ω 0 منطبق است. مدار الکتریکیتماس گرفت رزونانس الکتریکی . در طنین

تغییر فاز φ بین ولتاژ و جریان اعمال شده در مدار در رزونانس صفر می شود. رزونانس در مدار RLC سری نامیده می شود رزونانس ولتاژ. به روشی مشابه، با استفاده از نمودار برداری، می توانید پدیده رزونانس را در اتصال موازیعناصر آر, Lو سی(باصطلاح رزونانس فعلی).

در رزونانس متوالی (ω = ω 0) دامنه ها یو سیو یو الولتاژ روی خازن و سیم پیچ به شدت افزایش می یابد:

شکل پدیده رزونانس را در یک مدار الکتریکی سری نشان می دهد. شکل به صورت گرافیکی وابستگی نسبت دامنه را نشان می دهد یو سیولتاژ خازن به دامنه 0 ولتاژ منبع از فرکانس ω آن. منحنی های شکل نامیده می شوند منحنی های رزونانس.

مفهومی که از اوایل کودکی با آن آشنا هستیم توده است. و با این حال، در یک دوره فیزیک، برخی از مشکلات مرتبط با مطالعه آن وجود دارد. بنابراین، لازم است به وضوح تعریف شود که چگونه می توان آن را شناخت؟ و چرا برابر وزن نیست؟

تعیین جرم

معنای علمی طبیعی این مقدار این است که مقدار ماده موجود در بدن را تعیین می کند. برای نشان دادن آن مرسوم است که از آن استفاده کنید حرف لاتینمتر واحد اندازه گیری در سیستم استاندارد کیلوگرم است. در وظایف و زندگی روزمرهموارد غیر سیستمی نیز اغلب استفاده می شود: گرم و تن.

در یک دوره فیزیک مدرسه، پاسخ به این سوال: جرم چیست؟ هنگام مطالعه پدیده اینرسی ارائه شده است. سپس به عنوان توانایی بدن برای مقاومت در برابر تغییرات سرعت حرکت تعریف می شود. بنابراین جرم را بی اثر نیز می گویند.

وزن چیست؟

اولاً، این نیرو است، یعنی یک بردار. جرم وزنه ای اسکالر است که همیشه به تکیه گاه یا تعلیق متصل است و در همان جهت نیروی گرانش یعنی به صورت عمودی به سمت پایین هدایت می شود.

فرمول محاسبه وزن به متحرک بودن تکیه گاه (تعلیق) بستگی دارد. هنگامی که سیستم در حالت استراحت است، از عبارت زیر استفاده می شود:

P = m * g،که در آن P (در منابع انگلیسی از حرف W استفاده می شود) وزن بدن است، g شتاب گرانش است. برای زمین، g معمولاً برابر با 9.8 m/s 2 است.

از این فرمول جرم می توان بدست آورد: m = P / g.

هنگام حرکت به سمت پایین، یعنی در جهت وزن، مقدار آن کاهش می یابد. بنابراین فرمول به شکل زیر است:

P = m (g - a).در اینجا "a" شتاب سیستم است.

یعنی اگر این دو شتاب برابر باشند، وقتی وزن بدن صفر شود حالت بی وزنی مشاهده می شود.

وقتی بدن شروع به حرکت به سمت بالا می کند، از افزایش وزن صحبت می کنیم. در این شرایط، یک وضعیت اضافه بار رخ می دهد. زیرا وزن بدن افزایش می یابد و فرمول آن به این صورت خواهد بود:

P = m (g + a).

جرم چگونه با چگالی مرتبط است؟

راه حل. 800 کیلوگرم بر متر مکعب. برای استفاده از فرمول از قبل شناخته شده، باید حجم لکه را بدانید. اگر نقطه را به عنوان یک استوانه بگیرید، محاسبه آن آسان است. سپس فرمول حجم به صورت زیر خواهد بود:

V = π * r 2 * h.

علاوه بر این، r شعاع و h ارتفاع استوانه است. سپس حجم برابر با 668794.88 متر مکعب خواهد بود. حالا می توانید جرم را بشمارید. به این صورت می شود: 535034904 کیلوگرم.

پاسخ: جرم نفت تقریباً 535036 تن است.

وظیفه شماره 5.وضعیت: طول طولانی ترین کابل تلفن 15151 کیلومتر است. اگر سطح مقطع سیم ها 7.3 سانتی متر مربع باشد، جرم مسی که برای ساخت آن وارد شده چقدر است؟

راه حل. چگالی مس 8900 کیلوگرم بر متر مکعب است. حجم با استفاده از فرمولی که شامل حاصل ضرب مساحت پایه و ارتفاع (در اینجا طول کابل) استوانه است پیدا می شود. اما ابتدا باید این ناحیه را به متر مربع. یعنی این عدد را بر 10000 تقسیم کنید بعد از محاسبات معلوم می شود که حجم کل کابل تقریبا برابر با 11000 متر مکعب است.

اکنون باید مقادیر چگالی و حجم را ضرب کنید تا بفهمید جرم برابر است. حاصل عدد 97900000 کیلوگرم است.

پاسخ: جرم مس 97900 تن است.

مشکل دیگر مربوط به جرم است

وظیفه شماره 6.وضعیت: بزرگترین شمع به وزن 89867 کیلوگرم قطر 2.59 متری داشت؟

راه حل. چگالی موم 700 کیلوگرم بر متر مکعب است. ارتفاع باید از آن پیدا شود، یعنی V باید بر حاصل ضرب π و مجذور شعاع تقسیم شود.

و خود حجم با جرم و چگالی محاسبه می شود. به نظر می رسد که برابر با 128.38 متر مکعب است. ارتفاع 24.38 متر بود.

پاسخ: ارتفاع شمع 24.38 متر است.

من مرتباً با این واقعیت روبرو می شوم که مردم تفاوت بین وزن و وزن را درک نمی کنند. این به طور کلی قابل درک است، زیرا ما کل زندگی خود را در میدان گرانشی بی وقفه زمین می گذرانیم، و این مقادیر دائماً برای ما متصل می شوند. و این ارتباط از نظر زبانی نیز با این واقعیت تقویت می شود که ما با کمک ترازو به جرم پی می بریم، خود را وزن می کنیم یا مثلاً غذا را در یک فروشگاه.
اما بیایید همچنان سعی کنیم این مفاهیم را باز کنیم.

در ظرافت (مانند g in متفاوت جاهای مختلفزمین و چیزهای دیگر) وارد آن نمی شویم. من می خواهم توجه داشته باشم که همه اینها در درس فیزیک مدرسه گنجانده شده است، بنابراین اگر همه موارد زیر برای شما واضح است به کسانی که موفق به درک این موارد نشده اند و در عین حال به کسانی که تصمیم گرفتند فحش ندهید. برای صدمین بار توضیح این موضوع.) امیدوارم افرادی باشند که این یادداشت درک آنها از دنیای اطرافشان را تکمیل کند.

پس بزن بریم. جرم یک جسم معیاری برای اینرسی آن است. یعنی معیاری برای تغییر سرعت این جسم در قدر (شتاب یا کاهش سرعت) یا جهت. در سیستم SI بر حسب کیلوگرم (کیلوگرم) اندازه گیری می شود. معمولا با حرف m نشان داده می شود. این یک پارامتر غیرقابل تغییر است، چه در زمین و چه در فضا.

گرانش با واحد SI بر حسب نیوتن (N) اندازه گیری می شود. این نیرویی است که زمین با آن جسمی را جذب می کند و برابر است با حاصلضرب m*g. ضریب g برابر با 10 متر بر ثانیه است که شتاب گرانش نامیده می شود. با این شتاب، جسمی شروع به حرکت نسبت به سطح زمین می کند و از پشتیبانی محروم می شود (به ویژه اگر جسم از حالت ساکن شروع شود، سرعت آن در هر ثانیه 10 متر بر ثانیه افزایش می یابد).

حال جسمی به جرم m را در نظر بگیرید که روی میز بی حرکت است. برای مشخص بودن، بگذارید جرم 1 کیلوگرم باشد. این جسم به صورت عمودی به سمت پایین توسط نیروی گرانش میلی گرم عمل می کند (خود عمودی دقیقاً با جهت نیروی گرانش تعیین می شود) برابر با 10 نیوتن ولت. سیستم فنیواحدهای این نیرو را کیلوگرم نیروی (kgf) می گویند.

جدول اجازه نمی دهد بدن ما شتاب بگیرد و با نیروی N که به طور عمودی به سمت بالا هدایت می شود روی آن وارد شود (این نیرو را از جدول بکشیم صحیح تر است ، اما برای اینکه خطوط روی هم قرار نگیرند ، من از مرکز نیز ترسیم می کنم. بدن):

N نیروی واکنش زمین نامیده می شود، نیروی گرانش را متعادل می کند (در در این مورددر مقدار مطلق برابر با همان 10 نیوتن است، بنابراین نیروی حاصل F (مجموع همه نیروها) برابر با صفر است: F = mg - N = 0.

و می بینیم که نیروها از قانون دوم نیوتن F = m*a متعادل می شوند که بر اساس آن اگر شتاب جسم a صفر باشد (یعنی یا در حالت سکون باشد، مانند مورد ما، یا به طور یکنواخت و مستطیل حرکت کند) ، سپس نیروی حاصل F نیز صفر است.

اکنون می توانیم در نهایت بگوییم وزن چیست - این نیرویی است که بدن با آن روی پایه یا تعلیق عمل می کند. طبق قانون سوم نیوتن، این نیرو مخالف نیروی N است و از نظر قدر مطلق با آن برابر است. یعنی در این حالت همان 10 N = 1 kgf است. ممکن است به نظر شما بیاید که همه اینها بی جهت پیچیده است و باید بلافاصله می گفتید که وزن و گرانش یکی هستند؟ از این گذشته ، آنها هم از نظر جهت و هم از نظر بزرگی منطبق هستند.

نه، در واقع آنها تفاوت قابل توجهی دارند. نیروی گرانش دائماً عمل می کند. وزن بسته به شتاب بدن تغییر می کند. بیایید مثال بزنیم.

1. شما در یک آسانسور پرسرعت راه اندازی می کنید (با سرعت بالا به طوری که مرحله شتاب چشمگیرتر/مشخص تر است). جرم شما مثلاً 70 کیلوگرم است (شما می توانید تمام اعداد زیر را برای جرم خود دوباره محاسبه کنید). وزن شما در یک آسانسور ثابت (قبل از شروع) 700 نیوتن (یا 70 کیلوگرم بر فوت) است. در لحظه شتاب به سمت بالا، نیروی حاصله F به سمت بالا هدایت می شود (این چیزی است که شما را شتاب می دهد)، نیروی واکنش N از نیروی گرانش میلی گرم تجاوز می کند، و از آنجایی که وزن شما (نیروی که با آن در کف آسانسور عمل می کنید) ) در مقدار مطلق با N منطبق است، به اصطلاح اضافه بار را تجربه می کنید. اگر آسانسور با شتاب g شتاب می گرفت، وزن 140 کیلوگرمی را تجربه خواهید کرد، یعنی نیروی گرمی 2 گرم، 2 برابر وزن استراحت. در واقع، در حالت عادی، چنین اضافه بارهایی در آسانسورها اتفاق نمی افتد. وزن در مورد ما 77 کیلوگرم است. وقتی آسانسور شتاب گرفت به سرعت مورد نیاز، شتاب صفر است، وزن به 70 kgf اولیه باز می گردد. هنگام کاهش سرعت، وزن برعکس کاهش می یابد و اگر شتاب در مقدار مطلق 1 متر بر ثانیه باشد، اضافه بار 0.9 گرم خواهد بود. هنگام رانندگی در سمت معکوس(پایین) وضعیت برعکس می شود: هنگام شتاب گیری وزن کاهش می یابد، در یک بخش یکنواخت وزن بازیابی می شود، هنگام کاهش سرعت، وزن افزایش می یابد.

2. شما در حال دویدن هستید و وزن استراحت شما هنوز 70 کیلوگرم است. در لحظه دویدن، وقتی از زمین فشار می آورید، وزن شما از 70 کیلوگرم فراتر می رود. و در حالی که در حال پرواز هستید (یک پا از زمین خارج شده است، پای دیگر هنوز لمس نشده است)، وزن شما صفر است (چون روی پایه یا گیمبال تأثیر نمی‌گذارید). این بی وزنی است. درست است، بسیار کوتاه است. بنابراین، دویدن تناوب اضافه بار و بی وزنی است.

بگذارید به شما یادآوری کنم که نیروی گرانش در همه این نمونه‌ها از بین نرفت، تغییری نکرد و 70 کیلوگرم برف = 700 نیوتن "به سختی به دست آورده اید" بود.

حال بیایید به طور قابل توجهی مرحله بی وزنی را طولانی کنیم: تصور کنید که در ایستگاه فضایی بین المللی (ISS) هستید. در عین حال، ما نیروی گرانش را حذف نکرده‌ایم - هنوز هم روی شما اثر می‌گذارد - اما از آنجایی که هم شما و هم ایستگاه در حرکت مداری یکسانی هستید، نسبت به ایستگاه فضایی بین‌المللی بی‌وزنی هستید. شما می توانید خود را در هر نقطه از فضا تصور کنید، فقط ISS کمی واقع بینانه تر است.)

تعامل شما با اشیا چگونه خواهد بود؟ جرم شما 70 کیلوگرم است، جسمی به وزن 1 کیلوگرم را در دست می گیرید و آن را دور می اندازید. مطابق با قانون بقای حرکت، سرعت اصلی توسط یک جسم 1 کیلوگرمی دریافت می شود، زیرا جرم کمتری دارد و پرتاب تقریباً به اندازه زمین "سبک" خواهد بود. اما اگر بخواهید از جسمی به وزن 1000 کیلوگرم فشار بیاورید، در واقع خود را از آن دور خواهید کرد، زیرا در این صورت سرعت اصلی را خودتان دریافت خواهید کرد و برای شتاب دادن به 70 کیلوگرم خود باید نیروی بیشتری ایجاد کنید. برای اینکه تقریباً تصور کنید چگونه است، اکنون می توانید به سمت دیوار بروید و با دستان خود از آن فاصله بگیرید.

اکنون شما ایستگاه را ترک کرده اید فضای بازو می خواهید برخی از شی عظیم را دستکاری کنید. بگذارید جرم آن پنج تن باشد.

صادقانه بگویم، من در مورد دست زدن به یک جسم پنج تنی بسیار محتاط خواهم بود. بله، بی وزنی و اینها. اما فقط سرعت کم آن نسبت به ایستگاه فضایی بین المللی برای فشار دادن انگشت یا چیز جدی تر کافی است. حرکت این پنج تن دشوار است: شتاب گرفتن، توقف.

و من حتی نمی خواهم، همانطور که یک نفر پیشنهاد کرد، بین دو جسم با وزن 100 تن تصور کنم. کوچکترین حرکتی که از سوی آنها پیش می آید و به راحتی شما را در هم می ریزند. در بی وزنی کامل، مشخصاً.)

و در نهایت. اگر با خوشحالی در اطراف ایستگاه فضایی بین‌المللی پرواز می‌کنید و به دیوار یا دیوار برخورد می‌کنید، دقیقاً به شما آسیب می‌رساند که اگر با همان سرعت می‌دویدید و به دیوار یا دیواری در آپارتمانتان برخورد می‌کردید. چون ضربه سرعت شما را کاهش می دهد (یعنی شتاب منفی به شما می دهد) و جرم شما در هر دو حالت یکسان است. این بدان معنی است که طبق قانون دوم نیوتن، نیروی تأثیر متناسب خواهد بود.

خوشحالم که در فیلم‌های مربوط به فضا ("گرانش"، "میان ستاره‌ای"، سریال "گسترش") هر چه بیشتر واقع‌گرایانه‌تر (البته نه بدون نقص مانند پرواز ناامیدانه جورج کلونی از ساندرا بولاک) چیزهای اساسی توصیف شده در این پست.

بگذارید خلاصه کنم. جرم از جسم "غیرقابل تفکیک" است. اگر شتاب دادن به یک جسم روی زمین دشوار است (مخصوصاً اگر سعی کنید اصطکاک را به حداقل برسانید)، پس شتاب دادن به آن در فضا نیز به همان اندازه دشوار است. در مورد ترازوها، وقتی روی آنها می ایستید، آنها به سادگی نیروی فشرده شده را اندازه می گیرند و برای راحتی، این نیرو را نه بر حسب نیوتن، بلکه بر حسب kgf نشان می دهند. بدون اضافه کردن حرف "s"، تا شما را گیج نکنید.)

تعریف 1

وزن نشان دهنده نیروی تأثیر بدن بر یک تکیه گاه (تعلیق یا نوع دیگری از بست) است که از سقوط جلوگیری می کند و در میدان گرانش ایجاد می شود. واحد وزن SI نیوتن است.

مفهوم وزن بدن

مفهوم "وزن" به عنوان چنین چیزی در فیزیک ضروری تلقی نمی شود. بنابراین، بیشتر در مورد جرم یا قدرت بدن گفته می شود. کمیت معنادارتر نیروی تأثیر بر تکیه گاه در نظر گرفته می شود که دانش آن می تواند به عنوان مثال در ارزیابی توانایی یک ساختار برای نگه داشتن بدن مورد مطالعه در شرایط معین کمک کند.

وزن را می توان با استفاده از ترازوهای فنری اندازه گیری کرد، که در صورت کالیبره مناسب به طور غیر مستقیم جرم را اندازه گیری می کنند. در عین حال، ترازوهای اهرمی به این نیاز ندارند، زیرا در چنین شرایطی جرم هایی که در معرض مقایسه هستند در معرض شتاب برابر گرانش یا مجموع شتاب ها در سیستم های مرجع غیر اینرسی هستند.

هنگام توزین با استفاده از ترازوی فنری فنی، تغییرات در شتاب ناشی از گرانش معمولاً در نظر گرفته نمی شود، زیرا تأثیر اغلب کمتر از آنچه در عمل با توجه به دقت توزین مورد نیاز است است. تا حدودی، نیروی ارشمیدس ممکن است در نتایج اندازه گیری منعکس شود، مشروط بر اینکه اجسام روی ترازوهای اهرمی وزن شوند. تراکم های مختلفو شاخص های مقایسه ای آنها

وزن و جرم بیانگر مفاهیم مختلف در فیزیک است. بنابراین، وزن یک کمیت برداری در نظر گرفته می شود که با آن بدن مستقیماً روی تکیه گاه افقی یا تعلیق عمودی تأثیر می گذارد. جرم در عین حال نشان دهنده یک کمیت اسکالر، اندازه گیری اینرسی یک جسم ( جرم بی اثر) یا بار میدان گرانشی (جرم گرانشی). چنین کمیت ها همچنین واحدهای اندازه گیری متفاوتی خواهند داشت (در SI، جرم بر حسب کیلوگرم و وزن بر حسب نیوتن نشان داده می شود).

موقعیت هایی با وزن صفر و همچنین جرم غیر صفر نیز امکان پذیر است (زمانی که ما در مورددر مورد همان جسم، به عنوان مثال، در گرانش صفر، وزن هر جسم برابر خواهد بود مقدار صفر، اما توده برای همه متفاوت خواهد بود).

فرمول های مهم برای محاسبه وزن بدن

وزن جسمی ($P$) که در یک چارچوب مرجع اینرسی در حال سکون است، معادل نیروی گرانش وارد بر آن و متناسب با جرم $m$ و همچنین شتاب سقوط آزاد است. $g$ در یک نقطه مشخص.

یادداشت 1

شتاب سقوط آزاد به ارتفاع بالای سطح زمین و همچنین به ارتفاع بستگی دارد مختصات جغرافیایینقاط اندازه گیری

نتیجه چرخش روزانه زمین کاهش وزن طولی است. بنابراین، در استوا وزن در مقایسه با قطب ها کمتر خواهد بود.

یکی دیگر از عوامل موثر بر ارزش $g$ را می توان ناهنجاری های گرانشی دانست که ناشی از ویژگی های ساختاری سطح زمین است. هنگامی که جسمی در نزدیکی سیاره دیگری (نه زمین) قرار دارد، شتاب گرانش اغلب با جرم و اندازه این سیاره تعیین می شود.

حالت فقدان وزن (بی وزنی) زمانی رخ می دهد که بدن از جسم جذب کننده فاصله داشته باشد یا در حال سقوط آزاد باشد، یعنی در شرایطی که

$(g – w) = 0$.

جسمی با جرم $m$، که وزن آن در حال تجزیه و تحلیل است، ممکن است مشمول اعمال معینی باشد نیروهای اضافی، به طور غیرمستقیم با حضور میدان گرانشی، به ویژه، نیروی ارشمیدس و نیروی اصطکاک تعیین می شود.

تفاوت بین نیروی وزن بدن و نیروی گرانش

تبصره 2

گرانش و وزن دو مفهوم متفاوت هستند که مستقیماً در نظریه میدان گرانشی فیزیک دخیل هستند. این دو مفهوم بسیار متفاوت اغلب به اشتباه تفسیر می شوند و در زمینه اشتباه استفاده می شوند.

این وضعیت با این واقعیت تشدید می شود که در درک استاندارد از مفهوم جرم (به معنای خاصیت ماده) و وزن نیز یکسان تلقی می شود. به همین دلیل است که درک صحیح گرانش و وزن در جامعه علمی بسیار مهم تلقی می شود.

اغلب این دو مفهوم تقریبا مشابه به جای یکدیگر استفاده می شوند. نیرویی که از زمین یا سیاره دیگری در جهان ما به سمت یک جسم هدایت می شود (به معنای گسترده تر - هر جسم نجومی) نشان دهنده نیروی گرانش است:

نیرویی که بدنه با آن ضربه مستقیمی بر روی تکیه گاه یا تعلیق عمودی وارد می کند، وزن بدنه در نظر گرفته می شود که با $W$ نشان داده می شود و یک کمیت جهت بردار را نشان می دهد.

اتم ها (مولکول های) بدن از ذرات پایه دفع می شوند. پیامد این فرآیند:

• اجرای تغییر شکل جزئی نه تنها تکیه گاه، بلکه جسم.
• ظهور نیروهای الاستیک؛
• تغییر در شرایط خاص (تا حدودی) در شکل بدن و پشتیبانی که در سطح کلان رخ می دهد.
• وقوع یک نیروی واکنش پشتیبانی با وقوع موازی یک نیروی الاستیک در سطح بدن، که پاسخی به تکیه گاه می شود (این نشان دهنده وزن خواهد بود).

در زندگی روزمره، مفاهیم "جرم" و "وزن" کاملاً یکسان هستند، اگرچه معنای معنایی آنها اساساً متفاوت است. پرسیدن "وزنت چنده؟" منظور ما "تو چند کیلویی هستی؟" با این حال، به سؤالی که با آن سعی می کنیم این واقعیت را دریابیم، پاسخ نه به کیلوگرم، بلکه بر حسب نیوتن داده می شود. من باید برگردم به دوره مدرسهفیزیک.

وزن بدن- مقداری که مشخص کننده نیرویی است که بدن با آن به تکیه گاه یا تعلیق فشار وارد می کند.

برای مقایسه، جرم بدنقبلاً تقریباً به عنوان "مقدار ماده" تعریف شده بود، تعریف مدرنبه نظر می رسد این است:

وزن -یک کمیت فیزیکی که توانایی جسم را در اینرسی منعکس می کند و معیاری برای ویژگی های گرانشی آن است.

مفهوم جرم به طور کلی تا حدودی گسترده تر از آنچه در اینجا ارائه شده است، اما وظیفه ما تا حدودی متفاوت است. برای درک واقعیت تفاوت واقعی بین جرم و وزن کاملاً کافی است.

علاوه بر این، آنها کیلوگرم هستند و وزن ها (به عنوان یک نوع نیرو) نیوتن هستند.

و شاید مهمترین تفاوت بین وزن و جرم در خود فرمول وزن وجود دارد که به نظر می رسد:

که در آن P وزن واقعی بدن (به نیوتن)، m جرم آن بر حسب کیلوگرم و g شتاب است که معمولاً به صورت 9.8 نیوتن بر کیلوگرم بیان می شود.

به عبارت دیگر، فرمول وزن را می توان با استفاده از این مثال فهمید:

وزن جرم 1 کیلوگرم از دینامومتر ثابت به منظور تعیین آن آویزان می شود وزن.از آنجایی که بدن و خود دینامومتر در حالت استراحت هستند، می‌توانیم با خیال راحت جرم آن را در شتاب سقوط آزاد ضرب کنیم. داریم: 1 (kg) x 9.8 (N/kg) = 9.8 نیوتن. این نیرویی است که وزن بر روی سیستم تعلیق دینامومتر وارد می‌شود. از اینجا مشخص می شود که وزن بدن برابر است با این حال، همیشه اینطور نیست.

وقت آن است که به یک نکته مهم اشاره کنیم. فرمول وزن تنها در مواردی برابر با گرانش است که:

• بدن در حال استراحت است؛
• نیروی ارشمیدس (نیروی شناور) روی بدن اثر نمی گذارد. یک واقعیت جالب این است که جسمی که در آب غوطه ور می شود، حجمی از آب را معادل وزن خود جابه جا می کند. اما فقط آب را بیرون نمی زند؛ بدن با حجم آب جابجا شده «سبک تر» می شود. به همین دلیل است که می توانید دختری با وزن 60 کیلوگرم را با شوخی و خنده در آب بلند کنید، اما در ظاهر انجام این کار بسیار دشوارتر است.

هنگامی که بدن به طور ناهموار حرکت می کند، یعنی. وقتی بدنه و سیستم تعلیق با شتاب حرکت می کنند آ، ظاهر و فرمول وزن آن را تغییر می دهد. فیزیک این پدیده کمی تغییر می کند، اما در فرمول چنین تغییراتی به صورت زیر منعکس می شود:

P=m(g-a).

همانطور که می توان با فرمول جایگزین کرد، وزن می تواند منفی باشد، اما برای این کار شتابی که بدن با آن حرکت می کند باید بیشتر از شتاب گرانش باشد. و در اینجا دوباره مهم است که وزن را از جرم متمایز کنیم: وزن منفی بر جرم تأثیر نمی گذارد (خواص بدن ثابت می ماند) اما در واقع در جهت مخالف هدایت می شود.

یک مثال خوب با یک آسانسور تسریع شده است: هنگامی که آن شتاب تندبرای مدت کوتاهی احساس "کشیده شدن به سمت سقف" ایجاد می شود. البته مواجه شدن با چنین احساسی بسیار آسان است. تجربه وضعیت بی وزنی، که توسط فضانوردان در مدار کاملاً احساس می شود، بسیار دشوارتر است.

جاذبه صفر -در اصل کمبود وزن برای اینکه این امر امکان پذیر باشد، شتابی که بدن با آن حرکت می کند باید برابر با شتاب بدنام g (9.8 نیوتن بر کیلوگرم) باشد. ساده ترین راه برای رسیدن به این اثر در مدار پایین زمین است. جاذبه، یعنی جاذبه همچنان روی بدن (ماهواره) اثر می گذارد، اما ناچیز است. و شتاب ماهواره‌ای که در مدار حرکت می‌کند نیز به صفر می‌رسد. این جایی است که اثر عدم وزن ایجاد می شود، زیرا بدن با تکیه گاه یا تعلیق تماس پیدا نمی کند، بلکه به سادگی در هوا شناور می شود.

تا حدی می توان با این اثر هنگام بلند شدن هواپیما مواجه شد. برای یک ثانیه احساس معلق بودن در هوا وجود دارد: در این لحظه شتابی که هواپیما با آن در حال حرکت است برابر با شتاب گرانش است.

بازگشت دوباره به تفاوت ها وزنو توده ها،مهم است که به یاد داشته باشید که فرمول وزن بدن با فرمول جرم که به نظر می رسد متفاوت است :

m= ρ/V،

یعنی چگالی یک ماده تقسیم بر حجم آن.