بیایید به طور جداگانه موارد اتصال را در نظر بگیریم منبع خارجی جریان متناوببه مقاومت با مقاومت آر, خازن 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 است.

i مقدار لحظه ای قدرت فعلی است.

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

رابطه بین دامنه های جریان و ولتاژ در سراسر مقاومت با نسبت 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 ثابت وصل می شود، جریان صفر است و زمانی که یک خازن به مدار ولتاژ متناوب وصل می شود، جریان صفر نیست. در نتیجه، خازن در مدار ولتاژ AC مقاومت کمتری نسبت به مدار DC ایجاد می کند.

مدار مجتمعو ولتاژ

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

3. سیم پیچ در مدار AC

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

رابطه بین دامنه های جریان من الو ولتاژ یو ال:

ω LI L = یو ال

جریان با یک زاویه π / 2 از ولتاژ عقب است.

اکنون می توانید یک نمودار فازور برای یک مدار RLC سریال بسازید که در آن نوسانات اجباری در فرکانس ω رخ می دهد. از آنجایی که جریان عبوری از بخش های متصل به سری مدار یکسان است، ایجاد یک نمودار برداری نسبت به بردار که نوسانات جریان در مدار را نشان می دهد راحت است. دامنه جریان با نشان داده می شود من 0. فاز فعلی صفر در نظر گرفته می شود. این کاملاً قابل قبول است، زیرا علاقه فیزیکی مقادیر مطلق فازها نیست، بلکه تغییرات فاز نسبی است.

نمودار برداری در شکل برای مواردی ساخته شده است که یا در این مورد، ولتاژ منبع خارجی از فاز جریانی که در مدار می گذرد با زاویه φ جلوتر است.

نمودار برداری برای مدار RLC سریال

شکل نشان می دهد که

از آنجا به دنبال دارد

از عبارت برای من 0 مشاهده می شود که دامنه جریان می گیرد حداکثر مقداربه شرط

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 اعمال شده و جریان در مدار در رزونانس ناپدید می شود. رزونانس در مدار RLC سریال نامیده می شود رزونانس ولتاژ... به طور مشابه، با استفاده از نمودار برداری، می توان پدیده رزونانس را در اتصال موازیعناصر آر, Lو سی(باصطلاح جریان های تشدید).

با رزونانس سری (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 دو طرف خازن به دامنه 0 ولتاژ منبع از فرکانس ω آن. منحنی های موجود در شکل نامیده می شوند منحنی های رزونانس.

مفهومی که ما از همان دوران کودکی با آن آشنا هستیم توده است. و با این حال، در دوره فیزیک، برخی از مشکلات با مطالعه آن همراه است. 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، استفاده از آن مرسوم است حرف لاتینمتر واحد اندازه گیری در سیستم استاندارد کیلوگرم است. در وظایف و زندگی روزمرهاغلب استفاده می شود و خارج از سیستم: گرم و تن.

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

وزن چیست؟

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

فرمول محاسبه وزن به متحرک بودن این 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 مرسوم است که معادل 9.8 m / s 2 باشد.

فرمول جرم را می توان از آن استخراج کرد: m = P / g.

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

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

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

وقتی بدن شروع به حرکت به سمت بالا می کند، در مورد افزایش وزن صحبت می کنند. در این شرایط، یک وضعیت اضافه بار رخ می دهد. زیرا وزن بدن در حال افزایش است 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 یک نقطه برای یک سیلندر 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 سیلندر 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.

مشکل 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 سطح پایه و ارتفاع (در اینجا طول کابل) استوانه است، به دست می آید. اما ابتدا باید این قسمت را به آن ترجمه کنید متر مربع... یعنی این عدد را بر 10000 تقسیم کنید. پس از محاسبات معلوم می شود که حجم کل کابل تقریبا برابر با 11000 متر مکعب است.

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

پاسخ: جرم مس 97900 تن است.

یکی دیگر از وظایف مربوط به جرم

مشکل شماره 6.وضعیت: بزرگترین شمع به وزن 89867 کیلوگرم 2.59 متر قطر داشت ارتفاع آن چقدر بود؟

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 هستم که مردم تفاوت بین وزن و وزن را درک نمی کنند. به طور کلی، این قابل درک است، زیرا ما تمام زندگی خود را در فعالیت مداوم میدان گرانشی زمین هستیم و این مقادیر دائماً برای ما متصل می شوند. و این ارتباط از نظر زبانی نیز با این واقعیت تقویت می شود که ما جرم را با کمک ترازو تشخیص می دهیم، خودمان یا مثلاً محصولات موجود در فروشگاه را "وزن می دهیم".
اما بیایید همچنان سعی کنیم گره این مفاهیم را باز کنیم.

در ظرافت (مانند g in متفاوت جاهای مختلفزمین و چیزهای دیگر) وارد نمی شویم. توجه می کنم که همه اینها در درس فیزیک مدرسه گنجانده شده است، بنابراین اگر همه موارد زیر برای شما واضح است، به کسانی که وقت درک این موارد را ندارند، در عین حال به کسانی که تصمیم به توضیح دادن دارند فحش ندهید. برای صدمین بار.) امیدوارم کسانی باشند که این یادداشت به دستگاه آنها برای درک دنیای اطرافشان بیافزاید.

پس بزن بریم. وزن بدن معیاری برای اینرسی آن است. یعنی معیاری برای اینکه چقدر تغییر سرعت این جسم در مدول (شتاب یا کاهش سرعت) یا در جهت دشوار است. در SI بر حسب کیلوگرم (کیلوگرم) اندازه گیری می شود. معمولاً با حرف m نشان داده می شود. این یک پارامتر غیر قابل تغییر است، هم در زمین و هم در فضا.

گرانش، بر حسب واحد SI بر حسب نیوتن (N) اندازه گیری می شود. این نیرویی است که زمین با آن جسم را جذب می کند و برابر است با حاصل ضرب m * g. ضریب g برابر با 10 m / s2 است که شتاب گرانش نامیده می شود. با این شتاب، بدن بدون پشتیبانی شروع به حرکت نسبت به سطح زمین می کند (به ویژه، اگر بدن از حالت ساکن شروع شود، سرعت آن در هر ثانیه 10 متر در ثانیه افزایش می یابد).

و اکنون جسمی به جرم m را در نظر بگیرید که روی یک میز بی حرکت است. برای قطعیت، اجازه دهید جرم برابر با 1 کیلوگرم باشد. نیروی گرانش mg بر روی این جسم به صورت عمودی به سمت پایین عمل می کند (در واقع خود عمود دقیقاً با جهت نیروی گرانش تعیین می شود) برابر با 10 نیوتن. سیستم فنیواحد، این نیرو را کیلوگرم-نیرو (kgf) می نامند.

جدول اجازه نمی دهد بدن ما شتاب بگیرد و با نیروی N که به صورت 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 همپوشانی نداشته باشند ، از مرکز نیز می کشم. بدن):

N نیروی واکنش تکیه گاه نامیده می شود، نیروی گرانش را متعادل می کند (در در این مورداز لحاظ مدول برابر با همان 10 نیوتن است، به طوری که نیروی حاصل F (مجموع همه نیروها) برابر با صفر است: F = mg - N = 0.

و این واقعیت که نیروها متعادل هستند، از قانون دوم نیوتن F = m * a می بینیم که بر اساس آن اگر شتاب جسم a صفر باشد (یعنی یا مانند مورد ما در حال استراحت باشد یا یکنواخت حرکت کند و به صورت مستقیم)، سپس نیروی حاصل F نیز صفر است.

اکنون می توانیم در نهایت بگوییم وزن چیست - این نیرویی است که بدن بر روی یک تکیه گاه 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. شاید به نظر شما بیاید که همه اینها بی جهت پیچیده است و باید فوراً می گفتید که وزن و گرانش یکی هستند؟ از این گذشته ، آنها هم از نظر جهت و هم در اندازه منطبق هستند.

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

1. شما در یک آسانسور پرسرعت راه اندازی می کنید (سرعت بالا، به طوری که مرحله شتاب موثرتر / قابل توجه 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 بالابر 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 همان 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 بر کف elevator) 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 اضافه بار 2 گرمی، 2 برابر وزن در حالت استراحت. در واقع، در حالت عادی، چنین اضافه بارهایی در آسانسورها اتفاق نمی افتد، شتاب معمولاً از 1 متر بر ثانیه تجاوز نمی کند که منجر به اضافه بار تنها 1.1 گرم می شود. وزن در مورد ما 77 کیلوگرم است. وقتی آسانسور به سرعت بالا رفت سرعت مورد نظر، شتاب صفر است، وزن به 70 kgf اولیه باز می گردد. برعکس، هنگام کاهش سرعت، وزن کاهش می یابد و اگر شتاب در این حالت برابر با 1 متر بر ثانیه باشد، اضافه بار 0.9 گرم خواهد بود. هنگام رانندگی در سمت معکوس(پایین) وضعیت برعکس می شود: در هنگام شتاب، وزن کاهش می یابد، در یک بخش یکنواخت، وزن بازیابی می شود، در حالی که 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 (زیرا روی پایه یا سیستم تعلیق عمل نمی کنید). این بی وزنی است. درسته خیلی کوتاهه بنابراین، دویدن تناوب اضافه بار و بی وزنی است.

بگذارید به شما یادآوری کنم که نیروی گرانش در همه این نمونه ها ناپدید نشد، تغییر نکرد و به 70 کیلوگرم بر وزن 700 نیوتن "به سختی به دست آورده" رسید.

حالا بیایید فاز گرانش صفر را به طور قابل توجهی 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 تأثیر می‌گذارد - اما از آنجایی که شما و ایستگاه در یک حرکت مداری هستید، نسبت به ایستگاه فضایی بین‌المللی در گرانش صفر 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، آن را از خود دور می اندازید. مطابق با قانون بقای تکانه، سرعت اصلی توسط یک جسم 1 کیلوگرمی با جرم کمتر دریافت می شود 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 به دست خواهید آورد و باید نیروی بیشتری برای شتاب دادن به 70 کیلوگرم خود 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 خارج از ایستگاه هستید فضای بازو می خواهید برخی از شی عظیم را دستکاری کنید. بگذارید پنج تن وزن داشته باشد.

راستش من خیلی مواظب بودم که با یک جسم پنج تنی دست نگیرم. بله، بی وزنی و همه چیز. اما فقط سرعت اندک آن نسبت به ISS برای فشار دادن انگشت شما یا چیز جدی تر کافی است. حرکت این پنج تن دشوار است: پراکنده، توقف.

و من واقعاً نمی خواهم خودم را، همانطور که یک نفر پیشنهاد کرد، بین دو جسم با وزن 100 تن تصور کنم. کوچکترین حرکتی که در راه است، و آنها به راحتی شما را در هم خواهند شکست. در کامل ترین، که مشخصه، بی وزنی است.)

و در نهایت. اگر از پرواز در اطراف ایستگاه فضایی بین‌المللی لذت می‌برید و به دیوار / دیوار برخورد می‌کنید، دقیقاً به همان اندازه صدمه می‌بینید که اگر با همان سرعت می‌دویدید و به دیوار / میله در آپارتمان خود ضربه می‌زنید. چون ضربه سرعت شما را کاهش می دهد (یعنی شتاب را با علامت منفی به شما می گوید) و جرم شما در هر دو حالت یکسان است. این بدان معناست که طبق قانون دوم نیوتن، نیروی ضربه متناسب خواهد بود.

خوشحالم که در فیلم‌های فضا ("گرانش"، "میان ستاره‌ای"، مجموعه تلویزیونی "گستره")، چیزهای اساسی توصیف شده در این پست را بیش از پیش واقعی‌تر نشان می‌دهند (البته نه بدون نقص مانند جورج کلونی، در حال پرواز ناامیدانه. دور از ساندرا بولاک).

بگذارید خلاصه کنم. جرم از جسم "غیرقابل تفکیک" است. اگر شتاب گرفتن یک جسم روی زمین دشوار است (مخصوصاً اگر سعی کرده باشید اصطکاک را به حداقل برسانید)، پس شتاب گرفتن 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 "ج" برای اینکه باعث شرمندگی شما نشود.)

تعریف 1

وزن نشان دهنده نیرویی است که بدن بر روی یک تکیه گاه (تعلیق یا نوع دیگر چسبندگی) وارد می کند که از سقوط جلوگیری می کند و در میدان گرانش ایجاد می شود. واحد اندازه گیری وزن در SI نیوتن است.

مفهوم وزن بدن

مفهوم "وزن" به این عنوان در فیزیک ضروری تلقی نمی شود. بنابراین، بیشتر در مورد جرم یا قدرت بدن گفته می شود. نیرویی که بر روی تکیه گاه وارد می شود، ارزش معنی داری در نظر گرفته می شود که دانش آن می تواند به عنوان مثال، در ارزیابی توانایی یک سازه برای نگه داشتن بدن مورد مطالعه در شرایط مشخص کمک کند.

وزن را می توان با استفاده از ترازوی فنری اندازه گیری کرد، که برای اندازه گیری غیرمستقیم جرم در صورت کالیبره شدن مناسب نیز کاربرد دارد. در عین حال، تعادل پرتو به این نیاز ندارد، زیرا در چنین وضعیتی جرم ها در معرض مقایسه هستند که تحت تأثیر شتاب برابر گرانش یا مجموع شتاب ها در چارچوب های مرجع غیر اینرسی قرار می گیرند.

هنگام توزین با ترازوی فنری فنی، تغییرات در شتاب ناشی از گرانش معمولاً در نظر گرفته نمی شود، زیرا تأثیر اغلب کمتر از آنچه در عمل از نظر دقت توزین مورد نیاز است است. تا حدودی می توان نیروی ارشمیدس را در نتایج اندازه گیری منعکس کرد، مشروط بر اینکه اجسام روی ترازوی پرتو وزن شوند. چگالی متفاوتو شاخص های مقایسه ای آنها

وزن و جرم مفاهیم متفاوتی در فیزیک هستند. بنابراین، وزن یک کمیت برداری در نظر گرفته می شود که با آن بدنه مستقیماً روی تکیه گاه افقی یا تعلیق عمودی عمل می کند. در عین حال، جرم یک کمیت اسکالر، معیاری برای بی اثر بودن بدن است ( جرم بی اثر) یا بار میدان گرانشی (جرم گرانشی). برای چنین مقادیری، واحدهای اندازه گیری نیز متفاوت خواهد بود (در SI، جرم بر حسب کیلوگرم و وزن بر حسب نیوتن نشان داده شده است).

موقعیت هایی با وزن صفر و همچنین جرم غیر صفر نیز امکان پذیر است (زمانی که می آیددر مورد همان بدن، به عنوان مثال، در شرایط بی وزنی، وزن هر بدن برابر خواهد بود مقدار صفر، اما توده برای همه متفاوت خواهد بود).

فرمول های مهم برای محاسبه وزن بدن

وزن جسم ($ P $) که در قاب مرجع اینرسی در حال سکون است، معادل نیروی گرانش وارد بر آن است و با جرم $ m $ و همچنین با شتاب گرانش متناسب است. $ g $ در این مرحله.

تبصره 1

شتاب ناشی از گرانش 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 $ ناهنجاری های گرانشی است که به دلیل ویژگی های ساختاری سطح زمین ایجاد می شود. هنگامی که جسمی در نزدیکی سیاره دیگری (نه زمین) قرار دارد، شتاب گرانش اغلب با جرم و اندازه این سیاره تعیین می شود.

حالت بی وزنی (بی وزنی) زمانی رخ می دهد که بدن از جسم جذب کننده دور باشد یا در حالت سقوط آزاد باشد، یعنی در شرایطی که

$ (g - w) = 0 $.

جسمی به جرم $ m $، که وزن آن در حال تجزیه و تحلیل است، ممکن است به دلیل وجود میدان گرانشی، به ویژه نیروی ارشمیدس و نیروی اصطکاک، به طور غیرمستقیم در معرض اعمال نیروهای اضافی خاصی قرار گیرد.

تفاوت وزن بدن و جاذبه

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 ها نیز یکسان تلقی می شوند. به همین دلیل است که درک صحیح گرانش و وزن برای جامعه علمی بسیار مهم تلقی می شود.

اغلب این دو مفهوم تقریباً مشابه به جای یکدیگر استفاده می شوند. نیرویی که از زمین یا سیاره دیگری در کیهان ما (به معنای گسترده تر - هر جسم نجومی) به یک جسم هدایت می شود، نیروی گرانش را نشان می دهد:

نیرویی که بدنه بر روی تکیه گاه یا تعلیق عمودی تأثیر مستقیم می گذارد و وزن بدنه در نظر گرفته می شود که به صورت $ W $ نشان داده می شود و نشان دهنده کمیت جهت برداری است.

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 موقعیت های خاص (به میزان ناچیز) شکل بدن و پشتیبانی که در سطح کلان رخ می دهد.
• ظهور نیروی واکنش تکیه گاه هنگامی که نیروی الاستیک به موازات سطح بدن ایجاد می شود، که به پاسخ به تکیه گاه تبدیل می شود (این نشان دهنده وزن خواهد بود).

در زندگی روزمره و زندگی روزمره، مفاهیم "جرم" و "وزن" کاملاً یکسان هستند، اگرچه معنای معنایی آنها اساساً متفاوت است. پرسیدن "وزنت چنده؟" یعنی شما چند کیلو هستید؟ 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. باید برگردی 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 می شد، تعریف مدرنبه نظر می رسد این است:

وزن -کمیت فیزیکی که توانایی بدن در اینرسی را منعکس می کند و معیاری برای خواص گرانشی آن است.

مفهوم جرم عموماً تا حدودی گسترده تر از آنچه در اینجا ارائه شد است، اما وظیفه ما تا حدودی متفاوت است. برای درک واقعیت تفاوت واقعی بین جرم و وزن کافی است.

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

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 مثال زیر فهمید:

وزن جرم 1 کیلوگرم به منظور تعیین آن از یک دینامومتر ثابت آویزان می شود وزن.از آنجایی که بدن و خود دینامومتر در حالت استراحت هستند، می توانید با خیال راحت جرم آن را در شتاب گرانش ضرب کنید. داریم: 1 (kg) x 9.8 (N / kg) = 9.8 نیوتن. با این نیرو است که وزن بر روی تعلیق دینامومتر تأثیر می گذارد. از اینجا مشخص است که وزن بدن برابر است، با این حال، همیشه اینطور نیست.

اکنون زمان آن است که یک نکته مهم را بنویسید. فرمول وزن تنها در مواردی برابر با گرانش است که:

• بدن در حال استراحت است؛
• بدن تحت تأثیر نیروی ارشمیدس (نیروی شناوری) قرار نمی گیرد. یک واقعیت عجیب در مورد آن شناخته شده است که جسم غوطه ور در آب حجمی از آب را به وزن خود جابجا 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 برای بلند کردن یک دختر 60 کیلوگرمی در آب شوخی کنید و بخندید، اما در ظاهر انجام این کار بسیار دشوارتر است.

با حرکت ناهموار بدن، یعنی. هنگامی که بدنه همراه با سیستم تعلیق با شتاب حرکت می کند آ، ظاهر و فرمول وزن آن را تغییر می دهد. فیزیک این پدیده به طور ناچیز تغییر می کند، اما چنین تغییراتی در فرمول به شرح 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 از یک بالابر شتاب: زمانی که آن را شتاب تندبرای مدت کوتاهی، تصور "کشیدن به سقف" ایجاد می شود. البته مواجهه با چنین احساسی بسیار آسان است. احساس وضعیت بی وزنی که فضانوردان در مدار کاملاً آن را احساس می کنند بسیار دشوارتر است.

بی وزنی -در اصل بدون وزن برای اینکه این 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 نزدیک به 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 به هیچ وجه با تکیه گاه یا تعلیق تماس ندارد، بلکه به سادگی در هوا شناور می شود.

بخشی از این تأثیر را می توان در هنگام بلند شدن هواپیما مشاهده کرد. 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 وزنه هاو توده ها،مهم است که به یاد داشته باشید که فرمول وزن بدن با فرمول وزنی که به نظر می رسد متفاوت است :

m = ρ / V،

یعنی چگالی یک ماده تقسیم بر حجم آن.