Действие гравитации Земли приводит к тому, что у тел на Земле появляется вес. В обиходе это понятие неотличимо от понятий «масса» и «сила тяжести». Однако в физике эти понятия различаются. Кратко рассмотрим определение понятия «вес» и особенности этого явления.
А согласно третьему закону Ньютона, раз существует сила реакции опоры, должна существовать равная ей сила, действующая на саму опору.
Сила, с которой тело действует на опору или подвес, называется весом тела.
Особенности веса тела
Из приведенного определения можно выделить важные особенности веса тела, отличающего его от близких понятий.
- Во-первых, вес — это сила. Этим он отличается от понятия «масса». Масса — это мера инертности тела, и она не зависит от того, есть ли у тела опора. Вес — это мера взаимодействия тел, без взаимодействия ее не будет.
- Во-вторых, сила тяжести приложена к самому телу, а вес — к опоре.
- В-третьих, сила тяжести зависит только от массы тела и от ускорения свободного падения. Вес же зависит от всех сил, приложенных к телу, в том числе от архимедовой силы (если тело находится в воздухе или в воде) и от силы инерции (если тело движется с ускорением).
- В-четвертых, поскольку вес — это сила, с которой тело действует на опору, то без опоры не может быть веса.
Фактически, вес — это частный случай силы упругости.
Невесомость
Из четвертой из указанных особенностей следует, что если у тела нет опоры, то у него отсутствует вес, реакции опоры также нет. Говорят, что тело находится в состоянии невесомости. В таком состоянии отсутствует как вес, так и реакция опоры. Заметим, что масса тела и сила тяжести остаются прежними. Поэтому тело в состоянии невесомости будет двигаться равноускоренно по направлению действия силы тяжести.
Наиболее известный пример движения в невесомости — это движение космического корабля по орбите. Единственная сила, которая на него действует, — это сила тяжести. Она сообщает кораблю центростремительное ускорение, благодаря которому орбита имеет круговую или эллиптическую форму.
Однако, для исследования веса тела и невесомости не обязательно запускать космические корабли. Любое тело в начале падения движется без опоры, а значит, находится в состоянии невесомости. Правда, время нахождения в таком состоянии невелико. По мере набора скорости, на тело начинает действовать сила сопротивления воздуха, которая представляет собой опору, и у тела появляется вес.
Полноценное (хотя и очень кратковременное) состояние невесомости испытывает человек во время обычного прыжка.
Что мы узнали?
Вес — это сила, с которой тело действует на опору. В отличие от силы тяжести, которая действует независимо от опоры, для существования веса опора необходима. Фактически, вес — это частный случай силы упругости. Если тело не имеет опоры, оно находится в состоянии невесомости.
