Das Gewicht Es ist die Kraft, mit der die Erde Objekte an ihre Oberfläche zieht. Jedes Mal, wenn ein Objekt fallen gelassen wird, fällt es zu Boden, kann weder alleine klettern, noch ist es auf halbem Weg schwerelos, weil die Erde es anzieht..
Alle Objekte ziehen sich immer an, auch die kleinsten, nur die Größe der Kraft, mit der sie dies tun, ist proportional zur Masse. Dies bedeutet, dass Objekte mit kleiner Masse wenig Kraft auf andere ausüben, aber Himmelskörper wie die Erde in der Lage sind, eine sehr große Kraft auszuüben..
Die Erde hält den Mond dank dieser Anziehungskraft, die genannt wird, in ihrer Umlaufbahn Erdanziehungskraft wenn es um Objekte geht, die weit von der Erdoberfläche entfernt sind, und Gewicht wenn Objekte in der Nähe sind.
Daraus folgt, dass die Schwerkraft nicht erfordert, dass Objekte notwendigerweise miteinander in Kontakt stehen, um zu wirken. Deshalb wird es als Fernwirkungskraft bezeichnet.
Objekte haben weiterhin Gewicht, auch wenn sie sich in einer bestimmten Höhe über dem Boden befinden und je massiver sie sind, desto größer ist dieses Gewicht.
Der große englische Wissenschaftler Isaac Newton gab als erster eine Erklärung zu dieser Frage durch das universelle Gravitationsgesetz, das seinen Namen trägt und seitdem dazu dient, zu verstehen, wie Objekte mit Masse interagieren. Dies ist sehr wichtig, da jedes Objekt auf dem Planeten Gewicht hat.
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Das Internationale System der SI-Einheiten hat als Gewichtseinheit die Newton, benannt nach Isaac Newton. Dies ist die Einheit zur Messung von Kräften aller Art.
Der Newton, abgekürzt N, ist definiert als die Kraft, die ein Objekt mit einer Masse von 1 kg benötigt, um eine Beschleunigung von 1 m / s zu erreichenzwei. Neben dem Newton gibt es andere gebräuchliche Krafteinheiten, zum Beispiel die folgenden:
Das Kilogramm-Kraft oder Kilopond, abgekürzt kg-f oder kp, obwohl allgemein als kg ohne mehr bezeichnet, ist die Kraft, die die Erde auf ein Objekt ausübt, das sich auf Meereshöhe und in 45 ° nördlicher Breite befindet. Es ist notwendig, den Ort anzugeben, da das Gravitationsfeld wie gesagt Schwankungen mit Höhe und Breite erfährt.
Wenn jemand sagt, dass er 45 kg wiegt, meint er wirklich, dass sein Gewicht 45 kg-f beträgt, weil das Kilogramm die Einheit ist, die für die Masse reserviert ist.
Die Äquivalenz zwischen kg-f und N beträgt: 1 kg-f = 9,8 N.
Das Pfund-Kraft, abgekürzt lb-f ist auch eine Krafteinheit, die analog zu kg-f ist, da es sich um die Kraft handelt, die die Erde auf ein Objekt mit 1 lb Masse ausübt. Und wie beim kg-f gibt es kein Problem mit den Werten, wenn Sie sich auf der Erde befinden, dh ein Objekt mit einer Masse von 1 lb wiegt 1 lb-f.
Die Äquivalenz in lb-f und N beträgt: 1 lb-f ≡ 4,448222 N..
Das Gewicht eines Objekts ist proportional zu seiner Masse. Je größer die Masse, desto größer das Gewicht.
Die Formel zum Ermitteln der Größe des Gewichts P (oder auch W, wie es manchmal bezeichnet wird, mit "Gewicht" auf Englisch) ist sehr einfach:
P = mg
Wo m repräsentiert die Masse des Objekts und G ist die Größe der Erdbeschleunigung (Intensität des Gravitationsfeldes oder der Schwerkraft), die ungefähr konstant ist und deren Wert als 9,81 m / s angenommen wirdzwei für die häufigsten Berechnungen.
Das Gewicht ist ein Vektor und fett gedruckte Buchstaben werden verwendet, um zwischen einem Vektor und seiner Größe zu unterscheiden. Auf diese Weise versteht man, wenn man über P spricht, dass es der numerische Wert ist und wann er geschrieben wird P. Es wird auf den Vektor verwiesen:
P. = m ∙G
Das G in Fettdruck ist das Gravitationsfeld der Erde, dh der Einfluss, den die Erde auf den sie umgebenden Raum ausübt, unabhängig davon, ob es einen anderen Körper gibt, der es wahrnimmt oder nicht. Jedes Objekt mit Masse hat sein eigenes Gravitationsfeld, sei es klein oder groß.
Die Intensität des Gravitationsfeldes der Erde G es ist nicht ganz konstant. Es gibt kleine Abweichungen, die hauptsächlich dadurch entstehen, dass die Erde keine perfekte Kugel ist und auch aufgrund lokaler Höhen- und Dichteunterschiede. Für die meisten Anwendungen beträgt der Wert jedoch 9,81 m / szwei Es funktioniert sehr gut.
Andere Himmelskörper haben ihr eigenes charakteristisches Gravitationsfeld, daher ist die Erdbeschleunigung je nach Planet oder Satellit unterschiedlich. Das gleiche Objekt würde in jedem ein anderes Gewicht haben, daher ist Gewicht keine charakteristische Eigenschaft von Dingen, sondern von Materie im Allgemeinen..
Gewicht ist ein Vektor und hat daher Größe, Richtung und Sinn. In der Nähe der Erdoberfläche ist das Gewicht ein Vektor in vertikaler Richtung und die Richtung ist immer unten.
Normalerweise wird die vertikale Richtung als Achse bezeichnet Y. oder z, und der Abwärtsrichtung wird ein + oder - Vorzeichen zugewiesen, um sie von der Aufwärtsrichtung zu unterscheiden. Die Wahl hängt vom Ort des Ursprungs ab. Im Bild unten wurde der Ursprung an dem Punkt ausgewählt, von dem der Apfel fällt:
Der Einheitsvektor j, Ein Vektor der Größe gleich 1 wird verwendet, um die vertikale Richtung zu markieren und zu unterscheiden. In Bezug auf diesen Vektor wird das Gewicht wie folgt geschrieben:
P. = mg (- j)
Wobei der Abwärtsrichtung ein negatives Vorzeichen zugeordnet ist.
Diese drei Konzepte werden oft verwechselt, aber wenn man die Eigenschaften des Gewichts betrachtet, ist es leicht, es von Masse und Volumen zu unterscheiden..
Das Gewicht hängt zunächst vom Gravitationsfeld ab, in dem sich das Objekt befindet. Zum Beispiel hat auf der Erde und auf dem Mond dasselbe Ding ein unterschiedliches Gewicht, obwohl die Anzahl der Atome, aus denen es besteht, konstant bleibt..
Masse ist eine skalare Größe, die sich auf die Anzahl der Atome bezieht, aus denen das Objekt besteht, und die sich durch den Widerstand zeigt, den das Objekt hat, um seine Bewegung zu ändern, eine Eigenschaft, die als bezeichnet wird Trägheit.
Das Volumen ist seinerseits das Maß für den Raum, den ein Objekt einnimmt, eine weitere skalare Größe. Zwei Objekte mit demselben Volumen wiegen nicht dasselbe, beispielsweise wiegt ein Eisenwürfel viel mehr als ein Polystyrolwürfel mit denselben Abmessungen.
Zusammenfassend:
Es ist zu beachten, dass als skalare Größen weder Masse noch Volumen eine Richtung oder einen Sinn haben, sondern nur einen numerischen Wert und eine angemessene Einheit. Andererseits muss das Gewicht als Vektor immer korrekt ausgedrückt werden und die Größe, die Einheit, die Richtung und den Sinn angeben, wie im vorherigen Abschnitt.
Alle Objekte auf der Erde haben Gewicht, Sie können sogar Objekte "wiegen", die sich nicht auf der Erde befinden, wie andere Planeten oder die Sonne, obwohl dies natürlich indirekt ist.
Da der Bereich der Gewichte sehr groß ist, wird die wissenschaftliche Notation (in Potenzen von 10) verwendet, um einige auszudrücken, die sehr groß oder sehr klein sind:
-Die Sonne: 1.989 × 1030 kg-f
-Jupiter: 1.898 × 1027 kg-f
-Eine Mücke: 2,0 × 10-5 N.
-Babys: 34,3 N.
-Ein Kind: 353 N.
-Erwachsene Person: 65 kg-f
-Ein erwachsener Elefant: 5,5 × 103 kg-f
-Blauwal: 1,0 × 106 N.
Auf einem Tisch steht eine 20 kg schwere Kiste.
a) Finden Sie das Gewicht der Box und die Normalkraft, die der Tisch auf sie ausübt.
b) Eine weitere 10-kg-Box wird auf die erste gelegt. Finden Sie die Normalität, die der Tisch auf der 20-kg-Box ausübt, und die Normalität, die dies auf der kleineren Box ausübt.
Es ist zweckmäßig, ein Freikörperdiagramm auf der Box zu erstellen, das aus dem Zeichnen der auf sie einwirkenden Kräfte besteht.
In dieser Situation befindet sich die kleinste Box noch nicht oben, daher gibt es nur zwei Kräfte: Die erste ist das Gewicht. P. Das wird vertikal nach unten gezogen, wie in den vorhergehenden Abschnitten angegeben, und dann gibt es die Normalen N., Dies ist die senkrechte Kraft, die vom Tisch ausgeübt wird und verhindert, dass die Box herunterfällt.
Angesichts der Tatsache, dass sich die Box unter diesen Umständen im statischen Gleichgewicht befindet, ist der Schluss zu ziehen, dass die Größe der Normalen der des Gewichts entspricht, so dass sie Folgendes kompensieren kann:
N = mg = 20,0 kg × 9,8 m / szwei = 196 N; senkrecht nach oben gerichtet.
Das Gewicht beträgt seinerseits P = 196 N und ist vertikal nach unten gerichtet.
Jetzt werden für beide Objekte neue Freikörperdiagramme erstellt. Bei der großen Box ändern sich die Dinge ein wenig, da die kleine Box Kraft auf sie ausübt.
Die Kräfte sind wie folgt: N. Y. P. sind jeweils die vom Tisch ausgeübte Normalität und das Gewicht auf der Box von 20,0 kg, die sich nicht geändert haben. Und die neue Kraft, die von der kleinen Kiste ausgeübt wird, ist N.1, die normale durch Kontakt mit der Oberseite der großen Box.
Die kleine Box erhält die normale N.zwei, ausgeübt von der Oberseite der großen Kiste und natürlich ihrem Gewicht P.zwei. Da sich die Boxen im statischen Gleichgewicht befinden:
N.zwei - P.zwei = 0
N - N.1 - P = 0
Aus der ersten Gleichung haben wir das N.zwei = P.zwei = 10 kg × 9,8 m / szwei = 98 N. Nach dem Gesetz der Aktion und Reaktion ist die Größe der Kraft, die die kleine Kiste empfängt, dieselbe, die sie auf die große Kiste ausübt, dann:
N.zwei = N.1 = 98 N.
Aus der zweiten Gleichung wird das normale N gelöscht, das von der Tabelle auf die große Box ausgeübt wird, wobei wiederum die kleine Box oben liegt:
N = N.1 + P = 98 N + 196 N = 294 N.
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