Vikt (fysisk) beräkning, enheter, exempel, övningar

han vikt Det är den kraft som jorden lockar föremål till ytan. Varje gång ett objekt tappas, kommer detta att gå till marken, det kan inte klättra på sina egna medel och blir inte heller oskyr halvvägs, vilket beror på att jorden lockar den.

Alla föremål lockar alltid med varandra, till och med de små, bara att storleken på kraften som de gör är proportionell mot massan. Detta innebär att föremål med liten massa utövar liten styrka över andra, men himmelkroppar som jorden kan utöva en mycket stor kraft.

Jorden håller månen som kretsar runt den tack vare denna attraktionskraft, som kallas Gravitation attraktion När det gäller föremål som är långt ifrån jordens yta, och vikt När föremål är nära.

Detta följer att tyngdkraften inte kräver att föremål nödvändigtvis är i kontakt med varandra för att agera: det är därför det sägs att det är en avståndskraft.

Objekten har fortfarande vikt även om de är på en viss höjd på marken och ju mer massiva, desto större kommer denna vikt att vara.

Den stora engelska forskaren Isaac Newton var den första som gav en förklaring om denna fråga genom den universella gravitationslagen som bär hans namn och som sedan dess har tjänat till att förstå hur föremål interagerar med massa med massa. Detta är mycket viktigt, eftersom alla objekt på planeten har vikt.

[TOC]

Viktenheter

Det internationella enhetssystemet om vikten för vikt är Newton, Uppkallad till ära för Isaac Newton. Detta är enheten för att mäta krafter av alla slag.

Newton, förkortat N, definieras som den nödvändiga kraften för ett 1 kg massobjekt för att få en 1 m/s acceleration². Bortsett från Newton finns det andra krafter av vanligt bruk, till exempel följande:

Kilogram-kraften

han kilogram-kraft o Kilopondio, förkortad kg-f eller kp, även om det vanligtvis kallas kg utan vidare. Det är nödvändigt att specificera platsen, eftersom gravitationsfältet upplever variationer med höjd och latitud med höjd och latitud.

När någon säger att det väger 45 kg, är det i verkligheten vad det betyder att deras vikt är 45 kg-F, eftersom kilogrammet är enheten reserverad för massan.

Kan tjäna dig: öppen krets

Ekvivalensen mellan kg-f och n är: 1 kg-f = 9.8 n

Pundkraften

De Frivillig, Förkortat LB-F är också en kraftenhet som är analog med KG-F, eftersom det är kraften som jorden utövar på ett objekt på 1 kg massa. Och som med KG-F finns det inga problem med värdena när du är på jorden, det vill säga ett föremål för massan av massan, väger 1 kg-F-F.

Ekvivalensen i LB-F och N är: 1 lb-F ≡ 4.44822 N.

Viktberäkning och formel

Ett objekts vikt är proportionell mot dess massa. En större massa, större vikt.

Formeln för att hitta storleken på vikt P (eller även W, som ibland betecknar, av "Vikt" På engelska) är det väldigt enkelt:

P = mg

Var m representerar objektets massa och g Det är storleken på tyngdens acceleration (gravitationsfältets eller svårighetsgradens intensitet), ungefär konstant och vars värde tas som 9.81 m/s² För de vanligaste beräkningarna.

Vikten är en vektor och för att skilja mellan en vektor och dess storlek används de djärva bokstäverna. På detta sätt, när man talar om P är det underförstått att det är det numeriska värdet och när det är skrivet P Referens görs till vektorn:

P = m ∙g

De g Med djärva texter är det landgravitationsfältet, det vill säga det inflytande som jorden utövar på utrymmet som omger det, oavsett om det finns en annan kropp som uppfattar det. Alla objekt med massa har sitt eget gravitationsfält, vare sig det är litet eller stort.

Intensiteten i land gravitationsfältet g Det är inte helt konstant. Det har små variationer som främst uppstår för att jorden inte är en perfekt sfär och även för lokal höjd och densitetsskillnader. Men för de flesta applikationer, värde 9.81 m/s² Det fungerar mycket bra.

Andra himmelkroppar har sitt eget karakteristiska gravitationsfält, därför skiljer sig tyngdkraften enligt planeten eller satelliten. Samma objekt skulle ha en annan vikt i var och en, därför är vikten inte en karakteristisk egenskap hos saker, utan för ämnet i allmänhet.

Vikten som en vektor

Vikten är en vektor och har därför storlek, riktning och mening. I närheten av jordens yta är vikten en vertikal vektor och riktningen är alltid nere.

I allmänhet utses den vertikala adressen till axel och antingen z, Och betydelsen tilldelas tecken + eller tecken - för att skilja det från riktningen upp. Valet beror på platsen för ursprunget. I den lägre bilden valdes ursprunget vid den punkt från vilken äpplet faller:

Kan tjäna dig: idealisk gas: modell, beteende, exempel Vikten är en vektor som riktas vertikalt ner. Källa: f. Zapata.

Enhetsvektorn J, En storleksvektor lika 1, används för att peka och skilja vertikal riktning. När det gäller denna vektor är vikten skriven så här:

P = mg ( - J)

Där negativt tecken tilldelas riktningen.

Skillnader mellan vikt, massa och volym

Ofta är dessa tre koncept förvirrade, men granskar egenskaperna hos vikten är det lätt att skilja det från massa och volym.

Till att starta beror vikten på gravitationsfältet på den plats där objektet är. Till exempel på jorden och på månen har samma sak en annan vikt, även om mängden atomer som komponerar den är konstant.

Massan är en skalarstorlek, relaterad till mängden atomer som utgör objektet och bevisas med motståndet att objektet har att ändra sin rörelse, en egenskap som heter tröghet.

För sin del är volymen måttet på det utrymme som ett objekt har ockuperat, en annan skalell mängd. Två föremål med lika volym väger inte samma, till exempel väger en järnkub mycket mer än en annan polystyren med samma dimensioner.

Sammanfattningsvis:

• Massan är relaterad till mängden materia som en kropp har.
• Vikten är den kraft som jorden utövar på den mässan, proportionell mot den.
• Volym är det utrymme som är ockuperat av materien.

Det bör noteras att som skalära mängder, varken massan eller volymen har riktning eller betydelse, men endast numeriskt värde och en tillräcklig enhet. Å andra sidan måste vikten, som är en vektor, alltid uttryckas korrekt påpekande av storleken, enhet, riktning och mening, som i föregående avsnitt.

Exempel på vikt

Alla föremål på jorden har vikt, du kan till och med "väga" föremål som inte finns på jorden, till exempel andra planeter eller solen, även om det är med indirekta medel, naturligtvis är det.

Eftersom viktområdet är mycket stort används vetenskaplig notation (i krafter på 10) för att uttrycka vissa som är mycket stora eller mycket små:

-Solen: 1 989 × 10³⁰ kg-f

-Jupiter: 1 898 × ​​10²⁷ kg-f

-En mygg: 2.0 × 10^-5 N

-Spädbarn: 34.3 n

-Ett barn: 353 n

-Vuxenperson: 65 kg-f

-En vuxen elefant: 5.5 × 10³ kg-f

-Blåval: 1.0 × 10⁶ N

Träning löst

En deglåda 20 kg vilar på en bord.

a) Hitta vikten på lådan och den normala kraften som bordet utövar på den.

Kan tjäna dig: bevarande av den linjära momentum: princip, exempel, övningar.

b) Ytterligare 10 kg låda placeras på den första. Hitta den normala som tabellen utövar på 20 kg -rutan och den normala som den utövar på den minsta rutan.

Två lådor som vilar på ett bord. Källa: f. Zapata.

Lösning till

Det är bekvämt att göra ett gratis kroppsdiagram på lådan, som består av att rita krafterna som verkar på den.

I den här situationen finns det fortfarande den minsta rutan på toppen, därför finns det bara två krafter: den första är vikten P som dras vertikalt ner, såsom anges i föregående avsnitt och sedan är det normalt N, vilket är den vinkelräta kraften som bordet utövar och förhindrar att lådan faller.

Eftersom lådan är i statisk jämvikt under dessa omständigheter är det rimligt att dra slutsatsen att storleken på det normala är densamma som vikten, så att den kan kompensera därför:

N = mg = 20.0 kg x 9.8 m/s² = 196 n; riktad vertikalt upp.

För sin del är vikten p = 196 n riktad vertikalt ner.

Lösning B

Nu görs nya gratis kroppsdiagram om båda föremålen. För den stora rutan förändras sakerna lite, eftersom den lilla rutan utövar styrka på den.

Krafterna är följande: N och P De är respektive de normala som bordet utövar och vikten på lådan på 20.0 kg, det förändrades inte. Och den nya kraften som utövas av den lilla lådan är N₁, det normala på grund av kontakt med den stora lådans övre ansikte.

När det gäller den lilla lådan får den det normala N₂, utövas av den övre ansiktet på den stora lådan och naturligtvis dess vikt P₂. Eftersom lådorna är statisk balans:

N₂ - P₂ = 0

N - n₁ - P = 0

Från den första ekvationen måste du n₂ = P₂ = 10 kg x 9.8 m/s² = 98 n. Enligt lag om handling och reaktion är storleken på den kraft som den lilla lådan får, densamma som den utövar på den stora lådan, då:

N₂ = N₁ = 98 n

Från den andra ekvationen är den normala n att tabellen utövar på den stora rutan, vilket i sin tur har den lilla rutan på toppen:

N = n₁ + P = 98 n + 196 n = 294 n

Referenser

1. Figueroa, D. 2005. Serie: Physics for Science and Engineering. Volym 2. Dynamisk. Redigerad av Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fysik. 2: a. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, D.  2006. Fysik: Principer med applikationer. Sjätte. Ed Prentice Hall.
4. Sears, Zemansky. 2016. Universitetsfysik med modern fysik. 14th. Ed. Volym 1. Pearson.
5. Serway, R., Jewett, J. 2008. Fysik för vetenskap och teknik. Volym 1. 7th. Ed. Cengage Learning.
6. Thomas Griffith, W. 2007. Konceptuell fysik. MC Graw Hill.