WikiSort.ru - Не сортированное

Вес — сила, с которой тело действует на опору (или подвес, или другой вид крепления), препятствующую падению, возникающая в поле сил тяжести^[1][2]. Единица измерения веса в Международной системе единиц (СИ) — ньютон, иногда используется единица СГС — дина.

Свойства

Вес ${\displaystyle \mathbf {P} }$ тела, покоящегося в инерциальной системе отсчёта, равен силе тяжести, действующей на тело, и пропорционален массе ${\displaystyle m}$ и ускорению свободного падения ${\displaystyle \mathbf {g} }$ в данной точке:

${\displaystyle \mathbf {P} =m\mathbf {g} }$ .

Ускорение свободного падения зависит от высоты над земной поверхностью и — ввиду несферичности Земли, а также ввиду её вращения — от географических координат точки измерения. В результате суточного вращения Земли существует широтное уменьшение веса: на экваторе вес примерно на 0,3 % меньше, чем на полюсах. Другим фактором, влияющим на значение ${\displaystyle \mathbf {g} }$ и, соответственно, вес тела, являются гравитационные аномалии, обусловленные особенностями строения земной поверхности и недр в окрестностях точки измерения. Если тело находится вблизи другой планеты, а не Земли, то ускорение свободного падения будет определяться массой и размерами этой планеты, наряду с расстоянием между её поверхностью и телом.

При движении системы «тело» — «опора или подвес» относительно инерциальной системы отсчёта с ускорением ${\displaystyle \mathbf {w} }$ вес перестаёт совпадать с силой тяжести:

${\displaystyle \mathbf {P} =m(\mathbf {g} -\mathbf {w} )}$ .

Например, если ускорение (независимо от скорости) лифта направлено вверх, то вес находящегося в нём груза увеличивается, а если вниз, то уменьшается. Ускорение за счёт вращения Земли не входит в ${\displaystyle \mathbf {w} }$ , оно уже учтено в ${\displaystyle \mathbf {g} }$ . Состояние отсутствия веса (невесомость) наступает при удалении тела от притягивающего объекта, либо когда тело находится в свободном падении, то есть при ${\displaystyle \mathbf {g} -\mathbf {w} =0}$ .

Комментарий

Этот раздел нуждается в переработке. На СО предлагаются возможные варианты изменений Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей. (7 апреля 2018)

Тело массой ${\displaystyle m}$ , вес которого анализируется, может стать субъектом приложения дополнительных сил, косвенно обусловленных присутствием гравитационного поля, в том числе силы Архимеда и трения. При этом воздействие изучаемого тела на опоры и подвесы будет опосредовано наличием указанных привходящих факторов.^{[прояснить]}

В официальном определении, приведённом в преамбуле, отсутствует конкретизация, должны ли учитываться подобные факторы. Не оговорено также, обязательно ли роль опоры-подвеса должно играть упругое твёрдое тело и что если опор несколько. Кроме того, в публикациях встречаются и неэквивалентные дефиниции веса^[3][4][5]. Отсюда, несмотря на ясность природы фигурирующих сил, возникают терминологические неопределённости.^{[источник не указан 335 дней]}

Так, при учёте только вклада силы тяжести покоящемуся на наклонной поверхности телу приписывается направленный по нормали к опоре вес ${\displaystyle mg\cos \alpha }$ , где ${\displaystyle \alpha }$ — угол наклона^[6]. Но если учесть ещё и силу трения покоя (а она, по третьему закону Ньютона, приложена и к телу, и к опоре), то вектор веса станет равным ${\displaystyle m\mathbf {g} }$ ^[7]. Аналогично с силой Архимеда: в жидкости или газе с плотностью ${\displaystyle \rho }$ на тело действует подъёмная сила ${\displaystyle \mathbf {F} _{A}=-\rho \mathbf {g} V}$ (где ${\displaystyle V}$ — объём тела), из-за которой, скажем, воздействие тела на неровное^[8] дно водоёма ослабляется. Трактуя эту ситуацию, можно либо заявить, что вес тела снижается на вес вытесненного объёма воды, либо считать, что вес по-прежнему составляет ${\displaystyle m\mathbf {g} }$ и есть ещё подлежащая отдельному анализу архимедова сила.^{[источник не указан 335 дней]} В целом, в литературе доминирует подход^{[1][9][нет в источнике]}, при котором вес тела в покое вблизи Земли всегда приравнивается ${\displaystyle m\mathbf {g} }$ . Этот подход означает, что вес тела с точностью до знака равен векторной сумме всех сил (кроме силы тяжести), действующих на тело, включая силы Архимеда («жидкая опора»^[10]) и трения, при учёте всех имеющихся опор-подвесов совместно.

Для многих практических задач описанные неопределённости несущественны, так как чаще всего рассматривается неподвижное тело на сухой горизонтальной поверхности.^{[источник не указан 335 дней]}

Значимость

Понятие «вес» в физике не является необходимым^[11]. В принципе, можно вообще отменить этот термин и говорить либо о «массе», либо о «силе»^[12] такой-то природы. Использование понятия «вес» во многом связано просто с привычкой^[11] и языковыми традициями.

Очевидно более содержательной величиной является суммарная сила воздействия на опору, в нерусскоязычных изданиях иногда именуемая «кажущимся весом» (англ. apparent weight, фр. poids apparent). Знание этой величины, например, может помочь оценить способность конструкции удержать изучаемое тело в данных условиях. В ряде случаев — скажем, в ситуации привязанного на улице шарика, наполненного гелием, — кажущийся вес может оказаться направленным против вектора ${\displaystyle \mathbf {g} }$ ввиду влияния ${\displaystyle \mathbf {F} _{A}}$ .

Измерение

Вес можно измерять с помощью пружинных весов, которые могут служить и для косвенного измерения массы, если их соответствующим образом проградуировать; рычажные весы в такой градуировке не нуждаются, так как в этом случае сравниваются массы, на которые действует одинаковое ускорение свободного падения или сумма ускорений в неинерциальных системах отсчёта. При взвешивании с помощью технических пружинных весов вариациями ускорения свободного падения обычно пренебрегают, так как влияние этих вариаций обычно меньше практически необходимой точности взвешивания.

На результате измерений может в некоторой степени сказаться сила Архимеда, если при взвешивании с помощью рычажных весов сравниваются тела с различной плотностью.

Вес и масса

В физике вес и масса — разные понятия. Вес — векторная величина, сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Масса — скалярная величина, мера инертности тела (инертная масса) либо заряд гравитационного поля (гравитационная масса). У этих величин отличаются и единицы измерения (в системе СИ масса измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах). Возможны ситуации с нулевым весом и ненулевой массой одного и того же тела, например, в условиях невесомости у всех тел вес равен нулю, а масса у каждого тела своя. И если в состоянии покоя тела показания весов будут нулевыми, то при ударе по весам тел с одинаковыми скоростями воздействие будет разным (см. закон сохранения импульса, закон сохранения энергии).

Вместе с тем строгое различение понятий веса и массы принято в основном в науке и технике, а во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда фактически речь идёт о «массе». Например, мы говорим, что какой-то объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы^[13]. Кроме того, термин «вес» в значении «масса» традиционно используется в цикле наук о человеке — в словосочетании «вес тела человека»^[14]. В связи с этим метрологические организации отмечают, что неправильное использование термина «вес» вместо термина «масса» должно прекращаться и во всех тех случаях, когда имеется в виду масса, должен использоваться термин «масса»^[15][16].

История

III Генеральная конференция по мерам и весам, проведённая в 1901 году, подчеркнула, что термин «вес» обозначает величину той же природы, что термин «сила». Конференция определила вес тела как произведение массы тела на ускорение, обусловленное гравитационным притяжением. Стандартный вес тела конференцией был определён как произведение массы тела на стандартное ускорение, обусловленное гравитационным притяжением. В свою очередь для стандартного ускорения было принято значение 980,665 см/с^2[17].

Примечания

См. также

В Викисловаре есть статья «вес»

• Масса
• Геоид
• Гравиметрия
• Фигура Земли
• Весы