Вага тіла. Невагомість та перевантаження

Раніше ми отримали рівняння руху тіла поблизу поверхні Землі, яке в наближенні повільних рухів має вигляд

.

Тут – сила тяжіння, – сила, що діє з боку оточуючих тіл.

В стані спокою силою є сила, що діє з боку опори чи підвісу. З рівняння маємо

.

За третім законом Ньютона, якщо з боку опори (підвісу) на тіло діє сила , то з боку тіла на опору (підвіс) діє сила . Введемо означення ваги: сила, з якою тіло діє на опору чи підвіс, називається вагою тіла. Отже в нашому випадку, в стані спокою тіла, вага

.

У випадку руху тіла з деяким прискоренням вага тіла не буде дорівнювати . Це випливає, наприклад, з аналізу руху тіла в ліфті. Нехай ліфт, в якому тіло підвішене на пружині, рухається з прискоренням (рис.29). Рівняння руху тіла матиме вигляд

,

– сила, з якою пружина діє на тіло. Згідно з означенням, вага тіла дорівнює

Формула визначає вагу тіла взагалі, і для руху тіла вниз, і для руху вгору. Спроектуємо рівняння на напрям підвісу

.

В цьому виразі вказані модулі відповідних векторів. Знак „+” відповідає напряму , направленому вгору, знак „–” відповідає напряму вниз. Із формули випливає, що за модулем вага може бути як більша, так і менша за силу тяжіння . Коли вага тіла перевищує , такий стан називається перевантаженням. При вільному падінні ліфта, тобто при , вага тіла дорівнюватиме нулю. Цей стан і називається невагомістю. Космічна станція, що рухається з виключеними двигунами навколо Землі, теж вільно падає з прискоренням . Тому тіла всередині станції знаходяться в стані невагомості, – вони не утворюють тиску на стінки станції.

Співвідношення між масою і вагою тіла дає спосіб порівняння мас шляхом зважування. Відношення ваги одного тіла до ваги іншого дорівнюватиме відношенню мас, якщо зважування виконувати в однакових умовах (як правило при ) в одній і тій самій точці земної кулі.

Глава 4
Закони збереження в механіці. Закон збереження імпульсу

Дата добавления: 2014-01-06