Cursuri-Colegiul de Industrie Ușoara din Bălți

Сила тяжести и вес тела
Inapoi la lista cursurilor

Одна из фундаментальных сил, сила гравитации, проявляется на Земле в виде силы тяжести – силы, с которой все тела притягиваются к Земле.
Вблизи поверхности Земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения g.

Отсюда вытекает, что в системе отсчета, связанной с Землей, на всякое тело действует сила тяжести mg. Она приблизительно равна силе гравитационного притяжения к Земле (различие между силой тяжести и гравитационной силой обусловлено тем, что система отсчета, связанная с Землей, не вполне инерциальная).

Если подвесить тело (рис. 4.1) или положить его на опору, то сила тяжести уравновесится силой , которую называют реакцией опоры или подвеса.

Рис. 4.1

По третьему закону Ньютона тело действует на подвес или опору с силой

, которая называется весом тела. итак, вес тела – это сила, с которой тело в состоянии покоя действует на подвес или опору, вследствие гравитационного притяжения к Земле. Поскольку силы

уравновешивают друг друга, то выполняется соотношение

Согласно третьему закону Ньютона

(4.2.1)

то есть вес и сила тяжести равны друг другу, но приложены к разным точкам: вес к подвесу или опоре, сила тяжести – к самому телу. Это равенство справедливо, если подвес (опора) и тело покоятся относительно Земли (или двигаются равномерно, прямолинейно). Если имеет место движение с ускорением, то справедливо соотношение

(4.2.2)

Вес тела может быть больше или меньше силы тяжести: если g и a направлены в одну сторону (тело движется вниз или падает), то G < mg, и если наоборот, то G < mg. Если же тело движется с ускорением a = g, то G = 0 – т.е. наступает состояние невесомости.

Задачи

1. Масса листика, сорвавшегося с березы, - 0,1 г, а масса кота Яшки, размечтавшегося о птичках и сорвавшегося с той же самой березы, 10 кг. Во сколько раз сила тяжести, действующая на планирующий листик, меньше силы тяжести, действующей на планирующего кота?

2. Тяжелоатлет, масса которого 60 кг, замахнулся на легкоатлета гирей, масса которой 10 кг. В свою очередь легкоатлет массой в 70 кг целится в тяжелоатлета копьем массой 1 кг. На кого из них действует меньшая сила тяжести?

3. Брусок, лежащий на горизонтальной поверхности, прикреплен к динамометру легкой нерастяжимой нитью, перекинутой через невесомый блок. Если тянуть за динамометр вниз и он будет показывать 40 Н, то брусок переместится на 50 см в течение 0,5 с. Коэффициент трения бруска о поверхность 0,3. Найти массу бруска.

4. С какой по модулю скоростью вылетают пули из ствола пулемета, если при частоте выстрелов, равной 10 с^-1, и массе пули 10 г развивается средняя реактивная сила, равная по модулю 80 Н?

5. По склону горы, имеющей длину 50 м и высоту 10 м, на веревке спускают без начальной скорости санки массой 60 кг. Найти силу натяжения веревки, если санки у основания горы имеют скорость 5 м/с, а сила трения I между санками и поверхностью горы составляет 10 % силы тяжести санок.