Painon ja massan ero. Mikä on ero massan ja painon välillä ja miksi käsitteet korvataan

Painovoima ja paino ovat kaksi käsitettä, jotka liittyvät gravitaatiofysiikan kenttäteoriaan. Nämä kaksi käsitettä ymmärretään usein väärin ja niitä käytetään väärässä yhteydessä. Tilannetta pahentaa se, että tavallisella tasolla käsitteet massa (aineen ominaisuus) ja paino nähdään myös identtisinä. Siksi oikea painovoiman ja painon ymmärtäminen on tieteelle tärkeää. Usein näitä kahta lähes samanlaista käsitettä käytetään vaihtokelpoisina. Tämä artikkeli tarjoaa yleiskatsauksen tärkeimmistä käsitteistä, niiden ilmenemismuodoista, erikoistapauksista, yhtäläisyyksistä ja lopuksi niiden eroista.
Pääkäsitteiden analyysi:

Maaplaneetalta tai toiselta universumin planeetalta (mikä tahansa tähtitieteelliseen kappaleeseen laajimmassa merkityksessä) kohteeseen kohdistuva voima on painovoima. Voima on havaittava osoitus painovoiman ilmentymisestä. Numeerisesti ilmaistuna yhtälöllä Fth=mg (g=9,8m/s2).

Tämä voima kohdistetaan jokaiseen kappaleen mikrohiukkaseen makrotasolla, mikä tarkoittaa, että se kohdistuu tämän kappaleen painopisteeseen, koska kuhunkin hiukkaseen erikseen vaikuttavat voimat voidaan korvata näiden voimien resultantilla. Tämä voima on vektoriaalinen, aina suunnattu kohti planeetan massakeskusta. Toisaalta Fstrand voidaan ilmaista kahden kappaleen välisenä gravitaatiovoimana, joiden massa on yleensä erilainen. Tulee olemaan kääntäen verrannollinen suhde neliön vuorovaikutuksessa olevien objektien väliin (Newtonin kaavan mukaan).

Jos kappale on tasossa, se on rako kehon ja planeetan massakeskuksen välillä, joka on sen säde (R). Riippuen kappaleen korkeudesta pinnan yläpuolella, Fstrand ja g muuttuvat, koska toisiinsa liittyvien kohteiden välinen rako kasvaa vastaavasti (R + h) , missä h osoittaa korkeuden pinnan yläpuolella. Tämä tarkoittaa riippuvuutta siitä, että mitä korkeammalla kohde on Maan tason yläpuolella, sitä vähemmän painovoimaa ja sitä pienempi g.

Kehon paino, ominaisuudet, vertailu painovoimaan

Voimaa, jolla kappale vaikuttaa tukeen tai pystysuoraan jousitukseen, kutsutaan kappaleen painoksi. (W). Tämä on vektori, suunnattu määrä. Rungon atomit (tai molekyylit) hylätään pohjan hiukkasista, mikä johtaa sekä tuen että esineen osittaiseen muodonmuutokseen, syntyy elastisia voimia ja joissain tapauksissa rungon ja tuen muoto muuttuu hieman makrotasolla. Syntyy tukireaktiovoima, rinnakkain, kehon pintaan syntyy myös elastinen voima vasteena tukireaktiolle - tämä on paino. Kehon paino (W) on vektoriaalisesti vastakkainen tukireaktiovoiman kanssa.

Erikoistapauksia, joissa kaikissa noudatetaan tasa-arvoa W=m(g-a):

Teline on paikallaan, jos esine on pöydällä, tai se liikkuu tasaisesti vakionopeudella (a=0) Tässä tapauksessa W=Fheavy.

Jos tuki kiihtyy alaspäin, niin keho kiihtyy myös alaspäin, silloin W on pienempi kuin Fthand ja paino on täysin nolla, jos kiihtyvyys on yhtä suuri kuin vapaan pudotuksen kiihtyvyys (kun g=a, W=0) Tässä tapauksessa on olemassa painottomuuden ilmentymä, tuki liikkuu kiihtyvyydellä g ja siksi ulkopuolelta kohdistetusta kosketusmekaanisesta voimasta ei synny erilaisia ​​jännityksiä ja muodonmuutoksia. Painottomuus voidaan saavuttaa myös asettamalla ruumis neutraaliin kohtaan kahden identtisen gravitoivan massan väliin tai siirtämällä esinettä pois painovoiman lähteestä.

Homogeeninen gravitaatiokenttä ei voi luonnostaan ​​aiheuttaa "stressiä" kehossa, aivan kuten Fstrandin vaikutuksesta liikkuva kappale ei tunne painovoimakiihtyvyyttä ja pysyy painottomana, "stressittömänä" kappaleena. Epähomogeenisen kentän (massiiviset tähtitieteelliset esineet) lähellä vapaasti putoava keho tuntee erilaisia ​​vuorovesivoimia ja painottomuuden ilmiö puuttuu, koska kehon eri osat kiihtyvät epätasaisesti ja muuttavat muotoaan.

Seiso niin, että vartalo liikkuu ylöspäin. Kaikkien voimien ekvivalentti suunnataan ylöspäin; siksi tukireaktio F on suurempi kuin F-juoste ja W on suurempi kuin Fstrand, ja tätä tilaa kutsutaan ylikuormitukseksi. Ylikuormituksen moninkertaisuus (K) - kuinka monta kertaa painon arvo on suurempi kuin Ft. Tämä arvo otetaan huomioon esimerkiksi lentäessä avaruuteen ja sotilasilmailuun, koska periaatteessa näillä alueilla on mahdollista saavuttaa merkittäviä nopeuksia.

Ylikuormitus lisää ihmisen elinten kuormitusta, lähinnä tuki- ja liikuntaelimistö ja sydän kuormitetaan eniten veren painon nousun ja sisäelimet. Ylikuormitus on myös suuntaarvo ja sen keskittyminen tiettyyn kehon suuntaan on huomioitava (veren ryntäys jalkoihin tai päähän jne.) Sallitut ylikuormitukset K-arvoon enintään 10.

Keskeiset erot

  1. Näitä voimia sovelletaan epätasaisille "alueille". Fstrand kohdistetaan kohteen painopisteeseen, ja paino kohdistetaan tukeen tai ripustukseen.
  2. Ero on fysikaalisessa olemuksessa: painovoima on gravitaatiovoima, kun taas painolla on sähkömagneettinen luonne. Itse asiassa keho, joka ei ole alttiina ulkoisten voimien muodonmuutokselle, on painottomuudessa.
  3. Fhand ja W voivat poiketa toisistaan ​​sekä määrällisesti että suunnassa, jos kappaleen kiihtyvyys ei ole nolla, niin kappaleen W on joko suurempi tai pienempi kuin painovoima, kuten yllä olevissa tapauksissa (jos kiihtyvyys on suunnattu kulmaan, sitten W on suunnattu kiihtyvyyden suuntaan) .
  4. Kehon paino ja painovoima planeetan napoilla ja päiväntasaajalla. Napalla pinnalla makaava esine liikkuu kiihtyvyydellä a=0, koska se sijaitsee pyörimisakselilla, joten Fstrand ja W osuvat yhteen. Päiväntasaajalla lännestä itään kiertämällä keholla on keskikiihtyvyys ja kaikkien voimien painopiste on Newtonin lain mukaan suunnattu planeetan keskustaan ​​kiihtyvyyden suuntaan. Painovoiman vastainen tukireaktiovoima kohdistuu myös maan keskustaan, mutta se on pienempi kuin Fthand ja kappaleen paino vastaavasti pienempi kuin Fth.

Johtopäätös

1900-luvulla absoluuttisen tilan ja ajan käsitteet kyseenalaistettiin. Relativistinen lähestymistapa ei asettanut vain kaikkia havaintoja, vaan myös siirtymää tai kiihtyvyyttä samalle suhteelliselle perustalle. Tämä on johtanut sekaannukseen siitä, mitä painovoimalla ja painolla tarkalleen ottaen tarkoitetaan. Esimerkiksi kiihtyvässä hississä olevaa asteikkoa ei voida erottaa painovoimakentän asteikosta.

Painovoimasta ja painosta tuli näin ollen olennaisesti riippuvainen havainnointitoiminnasta ja havainnoijasta. Tämä aiheutti sen, että käsite hylättiin tarpeettomana perustieteenaloilla, kuten fysiikassa ja kemiassa. Edustus on kuitenkin edelleen tärkeä fysiikan opetuksessa. Suhteellisuusteorian tuoma monitulkintaisuus on johtanut 1960-luvulta lähtien keskusteluihin painon määrittelystä, jossa valittiin nimellismääritelmän välillä: painovoiman aiheuttama voima tai punnituksen suoraan määräämä toiminnallinen määritelmä.

Julkaisu 15

Ohjelman viidestoista sarja on omistettu uusille fysikaalisille suureille - kehon massalle ja painolle. Nämä käsitteet ovat usein hämmentyneitä ja mittaavat painon kilogrammoina. Mutta tämä on törkeä virhe, ja professori Daniel Edisonovich Quark selittää, miksi näin on. Onko mahdollista muuttaa ruumiinpainoasi tai jopa tehdä siitä täysin painoton? Fysiikka vastaa myöntävästi. Haluatko tietää, miten se tehdään? Katso sitten Academy of Entertaining Sciences:n fysiikan videotunti, joka on omistettu kehon massalle ja painolle.

Massa ja ruumiinpaino

Mitä eroa on painolla ja painolla? Se näyttää olevan yksi ja sama. Mutta miksi sitten vaa'alla seistessämme voimme muuttaa niiden lukemia suorittamalla tiettyjä toimia (nostamalla käsiämme tai taivuttamalla vartaloa)? Fysiikan videotunti on se, mitä tarvitset näiden kysymysten selventämiseksi. Kyllä, eroa on. Fysiikan näkökulmasta on väärin kysyä myyjältä, kuinka paljon tämä tai tuo tuote painaa. Ja on oikein kysyä, mikä on sen massa! Paino on vektorisuure, voima. Hänellä on aina suunta. Vakiopainolla sen painoa voidaan muuttaa. Esimerkiksi asettamalla banaani vaa'alle ja painamalla sitä kädellä saamme lisää painoa, kun taas banaanin massa pysyy samana. Rungon paino on voima, jolla tämä runko maahan vedettynä painaa tukea tai venyttää jousitusta. Jos kehon massa mitataan kilogrammoina, niin paino, kuten mikä tahansa voima, mitataan newtoneina. Nyt on selvää, miksi on väärin sanoa, että kehon paino on niin monta kiloa? Joten ruumiinpaino mitataan aina newtoneina, kun taas ruumiinpaino voidaan mitata grammoina, kilogrammoina jne. Toisin kuin ruumiinpaino, ruumiinpaino ei ole vakioarvo. Se voi nousta tai laskea ruumiinpainon pysyessä samana. Kehon massa on skalaarisuure. Miksi, jos keinut voimakkaasti keinussa, se alkaa "salpaa henkeäsi"? Professori Quark uskoo, että tämä on painottomuuden tunne, samanlainen kuin avaruudessa. Miten on mahdollista, että kehon paino tulee hetkeksikään nollaan? Ja se käy niin, koska putoamishetkellä vartalo ei paina mitään eikä viivytä mitään, joten sillä ei ole painoa. Tässä on toinen esimerkki, joka todistaa, että kehon paino voi muuttua samalla massalla. Kaikki ruumiit painavat vedessä vähemmän kuin maalla. Muuten emme voineet uida, vaan menimme suoraan pohjaan. Yhden tonnin painava norsu painaa enemmän maalla kuin vedessä. Yli 30 tonnia painavat valaat pystyvät nousemaan vedessä kuin linnut.

. (Useiden tukien tapauksessa painolla tarkoitetaan kaikkiin tukiin vaikuttavaa kokonaisvoimaa, mutta nestemäisten ja kaasumaisten tukien tapauksessa, jos runko upotetaan niihin, tehdään usein poikkeus, eli silloin voimat niihin vaikuttava ruumis jätetään painon ulkopuolelle ja sisällytetään Arkhimedes-voimaan). Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) painoyksikkö on newton, joskus CGS-yksikkö on dyne.

Paino P levossa olevan kappaleen inertiavertailukehyksessä , osuu yhteen kehoon vaikuttavan painovoiman kanssa ja on verrannollinen vapaan pudotuksen massaan ja kiihtyvyyteen tietyssä pisteessä:

Painon arvo (vakiomassalla) on verrannollinen vapaan pudotuksen kiihtyvyyteen, joka riippuu korkeudesta maan pinnan yläpuolella (tai toisen planeetan pinnan yläpuolella, jos keho on lähellä sitä, eikä maata, ja tämän planeetan massa ja koko), ja johtuen Maan ei-pallomaisuudesta ja myös sen pyörimisestä (katso alla) mittauspisteen maantieteellisistä koordinaateista. Toinen vapaan pudotuksen kiihtyvyyteen ja vastaavasti kehon painoon vaikuttava tekijä ovat maanpinnan ja maaperän rakenteellisista ominaisuuksista johtuvat gravitaatiopoikkeamat mittauspisteen läheisyydessä.

Kun kehon tukijärjestelmä (tai jousitus) liikkuu suhteessa inertiaaliseen vertailukehykseen kiihtyvällä vauhdilla, paino lakkaa osumasta painovoiman kanssa:

Samaan aikaan painon ja massan käsitteiden tiukka ero on hyväksytty pääasiassa fysiikassa, ja monissa arkitilanteissa sanaa "paino" käytetään edelleen, kun itse asiassa puhutaan "massasta". Esimerkiksi sanomme, että esine "painoa yksi kilogramma" huolimatta siitä, että kilogramma on massayksikkö. Lisäksi termiä "paino" "massan" merkityksessä käytetään perinteisesti humanististen tieteiden syklissä - yhdistelmänä "ihmisen ruumiinpaino".

Huomautuksia

Katso myös


Wikimedia Foundation. 2010 .

Synonyymit:

Katso, mitä "paino" on muissa sanakirjoissa:

    paino- paino, a ja y, pl. h. a, ov... Venäjän oikeinkirjoitussanakirja

    paino- paino/ … Morfeminen oikeinkirjoitussanakirja

    Olemassa., m., käytä. usein Morfologia: (ei) mitä? paino ja paino, mitä? paino, (katso) mitä? paino mitä? paino, mitä? painosta; pl. mitä? paino, (ei) mitä? painot, miksi? vaa'at, (katso) mitä? paino kuin? painot mistä? vaa'oista 1. Minkä tahansa fyysisen ... ... Dmitrievin sanakirja

    A (y); m. 1. Phys. Painovoima. 2. Laajenna. ja erityistä Määrä, massa kenestä, mikä l, punnitsemalla määritetty. B. tavarat, matkatavarat. Kevyt painija. Sata kiloa painava kontti. Lihoa, laihduta. Lihoa, laihduta... tietosanakirja

    PAINO, painot (y), pl. paino (erityinen), uros 1. Kehon painovoima maahan, kehon paine johonkin pintaan (fyysinen). 2. Numeroin ilmaistuna kehon vakavuus (määritetty painojen avulla). Määritä paino. Laukku painaa 5 kg. Paljonko siinä on... Ushakovin selittävä sanakirja

    Katso auktoriteetti, tärkeys, arvokkuus, kullan arvoinen arvo, painolla ... Venäjän synonyymien ja samankaltaisten ilmaisujen sanakirja. alla. toim. N. Abramova, M .: Venäjän sanakirjat, 1999. painomassa; arvovaltaa, arvovaltaa, arvovaltaa, vaikutusvaltaa, ... ... Synonyymien sanakirja

    PAINO, kehon painovoiman vetovoima. Kehon paino on yhtä suuri kuin kehon massan ja vapaan pudotuksen kiihtyvyyden tulo. Massa pysyy vakiona, mutta paino riippuu kohteen sijainnista maan pinnalla. Kun pituus kasvaa, paino laskee... Tieteellinen ja tekninen tietosanakirja

    Toimitettavien tai toimitettavaksi tarjottavien tavaroiden määrä. Lisäksi erotetaan lähetysasiakirjoissa ilmoitettu lähetyspaino ja painotarkastusraportissa ilmoitettu kuormaamaton paino. Liiketoiminnan termien sanakirja. Akademik.ru. 2001... Liiketoiminnan termien sanasto

    paino- PAINO, a, m. Rauta. Jonkun tai jonkin merkitys, arvokkuus. Olet nyt pomo, sinulla on nyt raskaana olevan norsun paino. Sinä minua painosi kanssa et ole sielu. Kestää painoa käyttäytyäksesi mahtipontisesti, liiallisen tärkeänä, korostetusti arvokkaasti. Korkealta…… Venäjän Argo-sanakirja

Varhaislapsuudesta tuttu käsite on massa. Ja kuitenkin fysiikan aikana sen tutkimukseen liittyy joitain vaikeuksia. Siksi on tarpeen määritellä selvästi, kuinka se voidaan tunnistaa? Ja miksi se ei ole sama kuin paino?

Massan määritys

Tämän määrän luonnollinen tieteellinen merkitys on, että se määrittää kehon sisältämän aineen määrän. Sen nimeämiseen on tapana käyttää latinalaista kirjainta m. Standardijärjestelmän mittayksikkö on kilogramma. Tehtävissä ja arjessa käytetään usein myös järjestelmän ulkopuolisia: grammoja ja tonneja.

Koulun fysiikan kurssilla vastaus kysymykseen: "Mikä on massa?" annettu inertiailmiön tutkimuksessa. Sitten se määritellään kehon kyvyksi vastustaa muutosta liikkeensä nopeudessa. Siksi massaa kutsutaan myös inertiksi.

Mikä on paino?

Ensinnäkin se on voima, eli vektori. Massa puolestaan ​​on skalaaripaino, joka on aina kiinnitetty tukeen tai ripustukseen ja joka on suunnattu samaan suuntaan kuin painovoima, eli pystysuoraan alaspäin.

Painon laskentakaava riippuu siitä, liikkuuko tämä tuki (jousitus). Kun järjestelmä on levossa, käytetään seuraavaa lauseketta:

P \u003d m * g, missä P (englanninkielisissä lähteissä käytetään kirjainta W) on kehon paino, g on vapaan pudotuksen kiihtyvyys. Maapallolla g on yleensä yhtä suuri kuin 9,8 m / s 2.

Massakaava voidaan johtaa siitä: m = P/g.

Kun liikutaan alas, eli painon suuntaan, sen arvo pienenee. Joten kaava saa muodon:

P \u003d m (g - a). Tässä "a" on järjestelmän kiihtyvyys.

Eli kun nämä kaksi kiihtyvyyttä ovat yhtä suuret, havaitaan painottomuuden tila, kun kehon paino on nolla.

Kun keho alkaa liikkua ylöspäin, he puhuvat painon noususta. Tässä tilanteessa syntyy ylikuormitustila. Koska kehon paino kasvaa, ja sen kaava näyttää tältä:

P \u003d m (g + a).

Miten massa liittyy tiheyteen?

Ratkaisu. 800 kg/m 3 . Jotta voit käyttää jo tunnettua kaavaa, sinun on tiedettävä pisteen tilavuus. Se on helppo laskea, jos otamme paikallaan sylinterin. Sitten tilavuuskaava on:

V = π * r 2 * h.

Lisäksi r on sylinterin säde ja h on sylinterin korkeus. Sitten tilavuus on 668794,88 m 3. Nyt voit laskea massan. Siitä tulee näin: 535034904 kg.

Vastaus: öljyn massa on noin 535036 tonnia.

Tehtävä numero 5. Kunto: Pisimmän puhelinkaapelin pituus on 15151 km. Mikä on sen valmistukseen käytetyn kuparin massa, jos johtimien poikkileikkaus on 7,3 cm 2?

Ratkaisu. Kuparin tiheys on 8900 kg/m 3 . Tilavuus määritetään kaavalla, joka sisältää pohjan pinta-alan ja sylinterin korkeuden (tässä kaapelin pituuden) tulon. Mutta ensin sinun on muutettava tämä alue neliömetriksi. Eli jaa tämä luku 10000:lla. Laskelmien jälkeen käy ilmi, että koko kaapelin tilavuus on suunnilleen 11000 m 3.

Nyt meidän on kerrottava tiheys- ja tilavuusarvot saadaksemme selville, mikä massa on yhtä suuri. Tuloksena on numero 97900000 kg.

Vastaus: kuparin massa on 97900 tonnia.

Toinen massoihin liittyvä asia

Tehtävä numero 6. Kunto: Suurin 89867 kg painava kynttilä oli halkaisijaltaan 2,59 m. Mikä oli sen korkeus?

Ratkaisu. Vahan tiheys - 700 kg / m 3. Korkeus on löydettävä kohteesta V on jaettava π:n ja säteen neliön tulolla.

Ja itse tilavuus lasketaan massan ja tiheyden mukaan. Se on yhtä suuri kuin 128,38 m 3. Korkeus oli 24,38 metriä.

Vastaus: kynttilän korkeus on 24,38 m.