Сила тяжести и вес тела

В динамике, при изучении движения тел, необходимо знать силы, действующие на тело, и их зависимость от различных величин.

Одна из фундаментальных сил, сила гравитации, проявляется на Земле в виде силы тяжести — силы, с которой все тела притягиваются к Земле.

Вблизи поверхности Земли все тела падают с одинаковым ускорением -ускорением свободного падения g, как, например, в школьном опыте — «трубка Ньютона» (рис. 4.1). Отсюда вытекает, что в системе отсчета, связанной с Землей, на всякое тело действует сила тяжести mg. Она приблизительно равна силе гравитационного притяжения к Земле (различие между силой тяжести и гравитационной силой обусловлено тем, что система отсчета, связанная с Землей, нс вполне инерциальная).

Рис. 4.1. Трубка Ньютона — вакуумированная колба, в которой находятся перо и дробина. Поскольку' оба этих теш движутся с одним и тем же ускорением, то дна трубки они достигают одновременно.

Если подвесить тело (рис. 4.2) или положить его на опору, то сила тяжести уравновесится силой R, которую называют реакцией опоры, или подвеса.

Рис. 4.2. Тею на подвесе (а) и на опоре (б)

По третьему закону Ньютона тело действует на подвес или опору с силой G, которая называется весом тела. Итак, вес тела — это сила, с которой тело в состоянии покоя действует на подвес или опору вследст;

1 ¹

вис гравитационного притяжения к Земле. Поскольку силы mg и R уравновешивают друг друга, то выполняется соотношение.

I 1.

Согласно третьему закону Ньютона G = -R. Тогда то есть вес и сила тяжести равны друг другу, но приложены к разным точкам: вес — к подвесу или опоре, сила тяжести — к самому телу. Это равенство справедливо, если подвес (опора) и тело покоятся относительно Земли (или двигаются равномерно, прямолинейно). Если имеет место движение с ускорением, то справедливо соотношение.

G = mg ± та = m (g ± а). (4.2.2).

Вес тела может быть больше или меньше силы тяжести: если g и а направлены в одну сторону (тело движется вниз или падает), то G < mg, и если наоборот, то G > mg. Если же тело движется с ускорением а = g, то G = 0 — т. е. наступает состояние невесомости.