2. Основные физические принципы
Для лучшего понимания материала напомним общеизвестные физические истины.
Сила тяготения описывается формулой (2.1)
Cила тяготения
Где
F – сила тяготения;
G – гравитационная постоянная;
m1, m2 – массы тел;
r – расстояние между телами.
Сила тяжести описывается формулами (2.2) и (2.3)
Cила тяготения
Cила тяготения
Ускорение свободного падения
Где
Fт – сила тяжести;
G – гравитационная постоянная;
M – масса Земли;
m – масса тела на поверхности Земли;
g – ускорение свободного падения;
R – радиус Земли.
Вес тела – это сила, действующая на опору или подвес (которые удерживают тело от свободного падения вследствие тяготения Земли). Вес тела, покоящегося в инерциальной системе отсчета, совпадает силой тяжести и описывается формулой (2.5)
Вес тела
Где
P – вес тела;
m – масса тела;
g – ускорение свободного падения.
Покажем возможности изменения веса тела.
1. Опора неподвижна или движется равномерно
Вес определяется по формуле (2.5)
2. Опора движется с ускорением
Вес тела
Где
P – вес тела;
m – масса тела;
g – ускорение свободного падения;
a – ускорение движения тела.
2.1. Ускорение направлено вверх – перегрузка.
При этом формула веса будет иметь вид (2.6)
2.2. Ускорение направлено вниз – уменьшение веса.
Формула веса имеет вид (2.7)
Вес тела
3. Тело движется по окружности в вертикальной плоскости
Вес тела
Где
P – вес тела;
m – масса тела;
g – ускорение свободного падения;
V – скорость движения тела;
r – радиус окружности.
3.1. Тело находится в нижнем положении
Формула веса имеет вид (2.8)
Рис. 2.1. Тело в нижнем положении
3.2. Тело находится в верхнем положении
Формула веса имеет вид (2.9)
Вес тела
Рис. 2.2. Тело в верхнем положении
4. Тело находится в различных средах
Формула веса имеет вид (2.10)
Вес тела
Где
P – вес тела;
Fa – сила Архимеда;
m – масса тела;
g – ускорение свободного падения.
Где
Сила Архимеда
Fa – сила Архимеда;
ρ – удельная плотность среды (жидкости или газа);
V – объем тела.
Сила Архимеда проявляется, когда тело непосредственно находится в среде.
5. На тело воздействует сила, увеличивающая или уменьшающая вес