Версия 14:13, 22 октября 2010

Фізичне тіло і речовина. Маса тіла. Одиниці маси. Вимірювання маси тіл.

Силу, з якої тіло притягається до Землі під дією поля тяжіння Землі, називають силою ваги. За законом всесвітнього тяжіння на поверхні Землі (або поблизу цієї поверхні) на тіло масою m діє сила ваги

Fт=GMm/R²

де М - маса Землі; R - радіус Землі.

Якщо на тіло діє тільки сила ваги, а всі інші сили взаємно врівноважені, тіло робить вільне падіння. Прискорення вільного падіння не залежить від маси m падаючого тіла, тобто для всіх тіл у даному місці Землі воно однаково. Оскільки Земля не куля, а еліпсоїд обертання, її полярний радіус менше екваторіального. З формули видно, що із цієї причини сила ваги на полюсі більше, ніж на екваторі.

Сила ваги діє на всі тіла, що перебувають у поле тяжіння Землі, однак не всі тіла падають на Землю. Це порозумівається тим, що руху багатьох тіл перешкоджають інші тіла, наприклад опори, нитки підвісу й т.п. Виміру, проведені на різних широтах, показали, що числові значення прискорення вільного падіння мало відрізняються друг від друга. Тому при не дуже точних розрахунках можна зневажити відмінністю форми Землі від сферичної, і вважати, що прискорення вільного падіння в будь-якому місці Землі однаково й дорівнює 9,8 м/с2.

У повсякденному житті під словом "вага" ми найчастіше маємо на увазі масу тіла, не роблячи розходження між цими термінами. Однак це невірно. І сьогодні ми з'ясуємо чому.Силу, у якій внаслідок притягання до Землі тіло діє на свою опору або підвіс, називають вагою тіла. На відміну від сили ваги, що є гравітаційною силою, прикладеної до тіла, вага - це пружна сила, прикладена до опори або підвісу (тобто до зв'язку).

Сила виміряється в ньютонах (Н), частіше всього дінамометром.
Динамометр - прилад для виміру складається із силової ланки (пружного елемента) і відлікового пристрою.

Найпростішим динамометром є пружинний

Динамометр показує силу ваги, з якої тіло притягається до Землі.

Сила в 1 Н повідомляє масі в 1 кг швидкість 1 м/с за 1 с. Невелике яблуко масою 100 м, що висить на дереві, відчуває силу притягання до Землі, рівну приблизно 1 Н.Наприклад, на малюнку ведмідь діє на опору - дошку, що прогнулася. Відповідно до визначення, сила тиску ведмедя на дошку є його вагою.

Файл:DenF 7 10 6.gif

Досить часто вага тіла дорівнює діючої на нього силі ваги. У вигляді формули це записується так:

Р=Fт=mg.

Файл:DenF 7 10 5.gifОднак ця формула вірна не завжди.

Приклад перший: тіло занурене в рідину або газ. У цьому випадку виникає сила, що виштовхує. Саме вона не дає потонути рятувальному колу й іншим аналогічним предметам. Звичайно вона приводить до зменшення ваги. На показано, що при зануренні картоплі у воду розтягання пружини динамометра зменшується. Виходить, зменшується сила, з якої картопля тягне за кінець пружини. Відповідно до визначення, ця сила - вага картоплі.<

Приклад другиї. Візьмемо динамометр і підвісимо до нього гирьку масою 102 р. У стані спокою її вага дорівнює 1 Н. І дійсно, якщо гирька буде нерухомо висіти на гачку динамометра, то він покаже саме 1 Н. Але якщо ж динамометр качати нагору - униз або вліво - вправо, те він покаже, що вага гирі стала іншим. На малюнку, наприклад, він дорівнює 4 Н.

Файл:DenF 7 10 2.gif

Отже, численні досвіди показують, що вага тіла дорівнює діючої на нього силі ваги, коли тіло і його опора (підвіс) спочивають або рухаються разом рівномірно й прямолінійно, і не діє сила, що виштовхує.

Помітимо, що в розглянутих прикладах зміна ваги тіл не впливало на силу ваги. Вона залишалася постійної, тому що при хитаннях гирьки або зануренні картоплі у воду величини "m" й "g" не змінювалися (формула Fтяж = m g). <br>Помітимо також, що числові значення ваги й сили ваги можуть бути рівні, однак крапки їхнього додатка завжди різні. Сила ваги завжди прикладена до самого тіла, а його вага - до підвісу або опори.<br>Як бачите, терміни "маса" й "вагу" описують різні фізичні величини. Перша з них виміряється кілограмами, друга - ньютонами. Для виміру маси служать ваги, для виміру ваги - динамометр. Вага, на відміну від маси, має просторовий напрямок, тобто може бути зображений на кресленні у вигляді вектора. Маса - немає. При зануренні в рідину або газ вага тіл міняється, а маса - немає. Є й інші відмінності.Як же вимірюють масу? Для цього теж існує спеціальний прилад. Ти напевно вже мав з ним справа: це ваги.

Як ними правильно користуватися? Помни про сім правил!

ПРАВИЛО 1. Перед зважуванням потрібно переконатися, що ваги врівноважені. Якщо рівноваги ні, то на більше легку чашку ваг кладуть смужки паперу.

ПРАВИЛО 2. Тіло, що зважує, кладуть на ліву чашку ваг, а гирьки - важки - на праву.

ПРАВИЛО 3. Дрібні гирьки потрібно брати тільки спеціальним пінцетом.

ПРАВИЛО 4. Поклавши зважує тело, що, на ліву чашку ваг, на праву потрібно спочатку покласти гирю, маса якої здається тобі ледве більше маси тіла, що зважує. Якщо чашка з гирею перетягне, то гирьку ставлять на місце, а якщо не перетягне - залишають у чашці. Потім проробляють те ж з наступної по масі гирькою; додають гирьки доти, поки не буде досягнута рівновага.

ПРАВИЛО 5. Після цього підраховують суму мас всіх гир, що лежать на правій чашці ваг, і записують значення маси тіла. Потім акуратно складають гирьки на місце.

ПРАВИЛО 6. Щоб ваги не псувалися, що зважує тіло й гирі потрібно опускати на чашки обережно, не роняючи їх навіть із невеликої висоти.

ПРАВИЛО 7. На чашки ваг не можна класти мокрі, брудні й гарячі тіла, не можна насипати без прокладки порошки або наливати які-небудь рідини.

Дані ваги показують точну масу в не залежності від розташування ваг щодо земної поверхні.

По історичних причинах, назва «кілограм» уже містить десяткову приставку «кіло», тому кратні й дольні одиниці утворюють, приєднуючи стандартні приставки СІ до назви або позначення одиниці виміру «грам» (яка, у системі СІ, сама є дольной: 1 м = 10^-3 кг).

Найбільше часто будуть зустрічатися наступні одиниці:

Більше кілограма

Тонна 1 т.= 1000 кг

Центнер1ц. =100 кг.

У визначеннях потужності атомних бомб замість гигаграмма застосовується кілотонна, замість тераграмма - мегатонна.

Крім цього при точних вимірах будуть використатися грами й міліграми.

1 кг. =1000 г.

1 г..=1000 мг.

Список використаних джерел:

1. Янчук В. Довідник школяра: 5-11 кл., 2002, Київ

Отредактировано и выслано Борисенко И. Г.

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.