Народна Освіта » Фізика » § 31. Вага тіла. Невагомість

НАРОДНА ОСВІТА

§ 31. Вага тіла. Невагомість

Що таке вага тіла? Коли ви піднімаєте портфель, відро з водою та ін., то відчуваєте, як відтягує руку — ви вимушені прикладати силу, щоб утримати предмет. Якщо до пружини, закріпленої в штативі, прикріпити тягарець й відпустити, то під дією сили земного тяжіння він почне рухатися вниз, розглядаючи пружину. Чим більше розтягується пружина, тим з більшою силою вона, у свою чергу, діє на тягарець. Через деякий час рух припиниться. Тягарець і пружина перебуватимуть у стані спокою. Це означає, що дія пружини на тягарець компенсувала дію сили тяжіння. Але пружина залишається деформованою (розтягнутою). Розтяг (деформація) пружини — наслідок того, що на неї, у свою чергу, з боку тягарця діє сила.

Звєрніть увагу!

На тягарець діють дві сили: сила тяжіння Землі — Бтяж і сила з боку деформованої пружини — Fnp (мал. 3.31, а). Унаслідок дії сили тяжіння тягарець діє на пружину, розтягуючи її. Силу, з якою тягарець діє на пружину, позначено на мал. 3.31, б літерою Р. Якщо замінити пружину ниткою, дротиною, або іншим підвісом, усе буде так само, лише їх розтяг буде майже непомітним.

Проведемо інший дослід. На два брусочки покладемо лінійку так, як це показано на мал. 3.32. Поставимо посередині лінійки гирю. Як і в попередньому випадку з пружиною, лінійка під дією гирі прогнеться — деформується. Якщо лінійку замінити дошкою або поверхнею стола, то гиря діятиме на них з такою самою силою. Різниця буде лише в тому, що деформацію дошки чи поверхні стола ми можемо не помітити. Будь-яке тіло внаслідок притягання до Землі діє на опору або розтягує підвіс.

Силу, з якою тіло внаслідок притягання до Землі розтягує підвіс або діє на горизонтальну опору, називають вагою тіла.

Вага тіла, як і будь-яка сила, є векторною величиною. Якщо відносно Землі тіло перебуває у спокої або рухається рівномірно і прямолінійно, вага направлена перпендикулярно до горизонтальної поверхні або вздовж підвісу і прикладена до підвісу або опори.

Можна зробити висновок: сила тяжіння, що діє на тіло, і вага тіла однакові за значенням і однаково направлені. Відтак, вага тіла дорівнює силі тяжіння Р = Ртяж = mg. Може виникнути питання: навіщо потрібне поняття “вага тіла”, якщо вона дорівнює силі тяжіння? Дійсно, вага тіла в розглянутих нами випадках за значенням дорівнює силі тяжіння, що діє на тіло. Проте це не завжди так. По-перше, сила, з якою тіло діє на опору чи розтягує підвіс, і сила земного тяжіння діють на різні тіла і мають різні точки прикладання. Сила тяжіння діє безпосередньо на тіло, а вага цього тіла — на опору (поверхню стола, сидіння стільця) або підвіс (пружину, нитку, трос).

По-друге, значення ваги тіла за різних умов руху тіла і опори (підвісу) може відрізнятися від значення сили тяжіння, що діє нього. Тіло може навіть втрачати свою вагу.

Різняться вага тіла і сила тяжіння також своєю природою. Сила тяжіння характеризує властивість тіл притягуватися одне до одного. Вага тіла — це результат прояву його пружних властивостей.

Невагомість. Візьміть пружину або гумову нитку за один кінець і прикріпіть до неї тягарець. Пружина розтягнеться. Відпустіть пружину, щоб вона разом із тягарцем могла вільно падати. Ви помітите, що під час падіння деформація пружини припинилася. Отже, коли пружина і тягарець рухаються лише під дією сили притягання Землі, то тіло втрачає вагу і перестає діяти на підвіс.

Стан тіла, за якого воно перестає тиснути на опору або

розтягувати підвіс, називають невагомістю.

У стані невагомості протягом короткого часу перебуває льотчик, який катапультувався з літака (від моменту припинення дії ракетних зарядів катапульти до розкриття парашута), а також й будь-яке тіло під час вільного падіння (мал. 3.33). Підстрибнувши вгору або просто зістрибнувши з якогось підвищення, ви теж на якусь мить, до моменту приземлення, відчували втрату своєї ваги. Тривалий час у невагомості пере

бувають космонавти на космічній станції, виведеній на навколоземну орбіту (мал. 3.34). В усіх цих випадках: льотчик разом із кріслом, космічна станція і космонавти, людина, що стрибнула, відбувається лише під дією сили тяжіння Землі.

Те, що тіло, вільно падаючи під дією сили тяжіння, втрачає вагу, можна переконатися за допомогою такого досліду. Набірну гирю підвішують на шнурі, перекинутому через горизонтально закріплений у штативі стрижень так, щоб її було легко опускати вниз та піднімати вгору (мал. 3.35). Між тягарцями набірної гирі поміщають один кінець тоненької паперової стрічки (наприклад, клаптик стрічки серпантину). Інший її кінець затискають у лапці штатива. Якщо гирю повільно опускати, притримуючи шнур, стрічка паперу розірветься.

Замініть розірвану стрічку новою — такою самою, як і попередня. Піднімають гирю так, щоб стрічка провисла, і відпускають шнур, щоб гиря вільно падала. Стрічка паперу висмикується з-поміж тягарців і залишається цілою, якою б не була маса тягарців. Отже, під час падіння тягарці не тиснуть на неї.

Якщо пружину (гумову нитку), на якій підвішено тягарець, різко потягти за другий кінець угору, її розтяг збільшиться. Це означає, що сила, з якою діє тягарець на пружину, тобто його вага, збільшилася.

Стан тіла, за якого вага тіла переважає силу тяжіння, — це перевантаження.

Незначні перевантаження ми відчуваємо в момент, коли ліфт починає рухатися вгору або, рухаючись униз, різко зупиняється. Значно більші перевантаження виникають у моменти, коли ми, зістрибнувши з деякої висоти, торкаємось поверхні підлоги чи землі й за частки секунди зменшуємо свою швидкість, якої набули під час падіння. Значних перевантажень зазнають льотчики в момент спрацювання зарядів катапульти, коли їх разом із кріслом буквально вистрілює з літака, космонавти під час розгону ракети після старту і під час гальмування для посадки на Землю.

 

Запитання та завдання

1.    Що називають вагою тіла?

2.    За якою формулою можна визначити вагу тіла, яке перебуває в спокої (рівномірно рухається)?

3.    У якому випадку вага тіла дорівнює силі тяжіння, що діє на нього?

4.    За яких умов настає невагомість? У чому вона виявляється?

5.    Що таке перевантаження?

6.    Чому тіла різної маси, випущені з однієї й тієї самої висоти, досягають поверхні Землі одночасно?

7.    Яка сила тяжіння діє на тіло масою 5 кг?

8.    Знаючи свою масу, визначте, яка сила земного тяжіння діє на вас?

9.    Яка вага 5 л гасу?

10.    Сталева деталь має розміри 10 х 20 х 5 см. Яка її вага?

 

Це матеріал з підручника Фізика 7 клас Бойко, Венгер, Мельничук.

 

Категорія: Фізика

Автор: admin от 5-01-2016, 21:06, посмотрело: 2391