Това е въпросът, който ни беше предложен миналата сряда/четвъртък в Орбита Лайка и да, това е въпрос, който има един от онези трикове да помислим малко. Лично аз винаги съм имал слабост към този въпрос, защото за да отговорите на него, трябва да вземете предвид много физически подробности и развитието е упражнение във физическа аргументация.

един

Можете да намерите видеоклипа на програмата тук: brbita Laika 15. Отговорът е даден в последните няколко минути, но горещо препоръчвам да го видите изцяло, това е програма.

Работата е там, че отговорът, даден в предаването, е, че ЛЪЖО е, което предизвика дискусия в туит. Ще обясним логиката на отговора.

Маса, ускорение, гравитация и тегло

Маса, също показва друго свойство на физическите системи, ни информира за тяхната инерция. Инерцията е лекотата и трудността, с които системата се ускорява, когато е подложена на определена сила. Това не е нищо друго, освен вторият закон на Нютон.

Сила, приложена към тялото, предизвиква ускорение. Това, което знаем, е, че ако имаме фиксирана сила F и я приложим към маса от 1 kg, 2 kg и 3 kg, ускорението във всеки случай ще бъде по-малко. Тялото от 1 кг ускорява повече от 2 кг, а това повече от 3 кг. За да ускори тялото от 2 кг със същото количество като тялото от 1 кг, трябва да се приложи двойна сила върху него. Логиката е ясна.

Тежестта е сила, тежестта е силата, с която Земята дърпа тяло. Това е ефектът от гравитацията на Земята върху телата. За опростяване ще кажем, че гравитацията на Земята има стойност 10, в какви единици? Единиците са метри в секунда на квадрат (m/s²), които са мерните единици за ускорение. И така, в близост до Земята гравитацията се изразява като ускорение. И това е едно и също ускорение във всички тела (при условие, че те са на една и съща височина над повърхността на Земята).

Всички тела са подложени на едно и също ускорение на гравитацията (стига разликите в разстоянията до центъра на Земята да не са много различни).

Теглото на тялото е силата, която получаваме чрез умножаване на масата му по ускорението на гравитацията, което ще представим чрез g:

Както всяка сила, теглото има посока и смисъл. Тежестта е на линията, която свързва тялото с центъра на Земята и сочи към него.

Масата се измерва в килограми, а силите се измерват в нютони (което е само наименованието за единица kg m/s²). Ако имаме 1 кг, теглото ще бъде 1 × 10 N = 10 N. Но тъй като всички тела (в нашата непосредствена близост) са подложени на едно и също ускорение на гравитацията, ние опростяваме на всекидневен език и казваме, че тежи 1 кг, което означава, че тежи 10 нютона.

Важна подробност е следната: Какво се случва, ако в предишния случай издърпаме тялото нагоре със сила F?

Ясно е, че ако се опитаме да претеглим тялото сега, тоест с каква сила то се изтегля към центъра на Земята, ще открием по-малко очевидно или нетно тегло.

Хайде, всички вие имате емпирично преживяване за това, защото със сигурност сте вдигнали торбата с плодове, когато си претегляте покупката на голяма площ. Това е видимото тегло, което измерва устройството. Да, знам, тогава го оставяш сам, за да вземеш билета, без да изневеряваш, тук влизат само добри хора.

Плътност и обем

Всяко тяло има обем (V) и всяко тяло има маса (m). Почти тривиален скок е да се направи съотношението на масата на тялото към неговия обем. Това е начин да разберем колко маса имаме на единица обем. Това количество е получило име, плътността ().

Така че знаейки плътността на даден вид материя и общата маса, която имаме от нея, можем лесно да определим нейния обем:

Да вземем два примера ... Ееееееее, така че скоро да се качим, слама и олово.

Плътността на сламата (добре компресирана) е: 150 kg/m³.

Плътността на оловото е: 11340 kg/m³.

Кубичният метър (m³) се равнява на 1000 литра обем. Определя се като обем, ограничен от куб със страна от един метър.

Да предположим, че имаме 1 кг слама и 1 кг олово. Какъв обем заемат?

За да добием представа колко по-голямо е едното от другото, нека разделим:

Това означава, че килограм сламена маса заема обем 75,6 пъти по-голям от обема, зает от килограм оловна маса.

Колко тежи килограм слама и килограм олово?

Сега се чудим колко Земята изхвърля килограм слама и килограм олово. Отговорът трябва да бъде незабавен, ако и двете са подложени на едно и също ускорение на гравитацията и ако и двете имат еднаква маса, и двете тежат точно еднакво.

Всичко е правилно, масата е еднаква, ускорението на гравитацията е същото, следователно теглото трябва да е същото.

Но липсва един детайл, това би било напълно вярно, ако измерихме теглото на телата в най-чистия вакуум. Но ние сме потопени в течност, въздух и тук идва добрият стар Архимед да изненада.

Всяко тяло, потопено в течност

Принципът на Архимед звучи по следния начин:

Всяко тяло, потопено в течност, изпитва сила на тяга нагоре, равна на теглото на изместения обем.

Ето визуално обяснение:

Ако тялото има обем V, поставянето му в течността ще измести обем V на същата течност. Това генерира възходяща сила, наречена тласък Е. Това е, което всички чувстваме, когато се опитваме да потопим топка в басейн.

Сега, какво се случва, ако се опитаме да измерим теглото на тялото в споменатата течност? Нека си спомним, че това, което нашите устройства измерват, е нетното тегло или привидното тегло и както вече обяснихме, това ще бъде разликата между теглото, произведено от гравитацията и противоположната сила.

Как да изчислим тягата? Лесно, определяне на теглото на изхвърлената течност. За това трябва да знаем обема, който тялото заема и плътността на течността.

Ако сме във въздуха, плътността му е: 1,24 kg/m³. (Обичайни температури)

Изображението, което имаме е:

Масата на въздуха, изместена от сламата, се определя от плътността на въздуха и обема, който сламата заема:

Масата на въздуха, изместен от сламата, ще бъде:

Масата на въздуха, изместена от оловото, ще бъде:

Сега трябва да изчислим теглото на този въздух, изместен във всеки случай, което ще ни покаже тягата нагоре.

Теглото на въздуха, изместен от сламата, което ни дава величината на тягата нагоре, понесена от сламата, ще бъде:

Теглото на въздуха, изместен от оловото, което ни дава величината на тягата нагоре, понесена от оловото, ще бъде:

Разбира се, теглото на двете тела, слама и олово, при действието на гравитацията е еднакво, това е тяхната маса, умножена по ускорението на гравитацията, така че и двамата имат 10 N тегло (във вакуум).

Сега очевидното тегло е лесно да се изчисли:

Привидното тегло на сламата ще бъде разликата между нейното тегло и тягата:

Така че да, килограм сламена маса тежи по-малко от килограм оловна маса, защото ние определяме видимото тегло, когато правим измерванията.

Но не се притеснявайте, когато в магазин ни продават килограм олово или килограм слама, не ни продават количество материал, а тегло, тоест те ни дават и в двата случая количеството материал, което съответства на тегло 10 Няма видимо тегло.

Обичам това упражнение, но мисля, че вече го споменах.