Сила тяжести. Вес тела. Плотность вещества

1. Сила тяжести

Мы живём на планете Земля, которая обладает огромной массой и притягивает к себе всё, что находится на её поверхности. Это притяжение называется силой тяжести.

Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тела. Она направлена вертикально вниз, к центру Земли.

Сила тяжести зависит от массы тела: чем больше масса тела, тем больше сила тяжести, действующая на него. Также она зависит от расстояния до центра Земли: чем ближе тело к поверхности Земли, тем сильнее сила тяжести.

В повседневной жизни мы часто используем понятие «вес тела». Но в физике вес тела отличается от силы тяжести. Давайте разберёмся, в чём разница между этими понятиями.

2. Вес тела

Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Он возникает из-за того, что тело притягивается к Земле силой тяжести.

Если тело лежит на горизонтальной поверхности, то его вес равен силе тяжести. Но если тело подвешено на нити или пружине, то вес тела меньше силы тяжести на величину силы упругости нити или пружины.

Например, если вы стоите на весах, то они показывают ваш вес. Если же вы находитесь в лифте, который движется вверх с ускорением, то ваш вес увеличивается. Это происходит потому, что сила тяжести остаётся постоянной, а сила реакции опоры увеличивается за счёт ускорения лифта.

3. Плотность вещества

Плотность вещества — это физическая величина, которая показывает, сколько массы содержится в единице объёма вещества.

Формула для расчёта плотности вещества:

$ρ = m / V$,

где $ρ$ — плотность вещества, $m$ — масса вещества, $V$ — объём вещества.

Единицей измерения плотности в системе СИ является килограмм на кубический метр ($кг/м^3$).

Чем больше плотность вещества, тем оно тяжелее. Например, вода имеет плотность около 1000 $кг/м^3$, а железо — около 7800 $кг/м^3$.

Примеры решения задач

Задача 1. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 5 кг?

Решение:

Сила тяжести равна произведению массы тела на ускорение свободного падения:

$F = mg$,

где $F$ — сила тяжести, $m$ — масса тела, $g$ — ускорение свободного падения.

Ускорение свободного падения на поверхности Земли равно примерно 9,8 $м/с^2$. Подставляя значения в формулу, получаем:

$F = 5 * 9,8 = 49$ (Н)

Ответ: сила тяжести равна 49 Н.

Задача 2. Определите массу тела, если его вес составляет 60 Н, а ускорение свободного падения равно 9,8 $м/с^2$.

Решение:

Масса тела равна отношению веса тела к ускорению свободного падения:

$m = P / g$,

где $P$ — вес тела, $g$ — ускорение свободного падения.

Подставляя значения, получаем:

$m = 60 / 9,8 ≈ 6,1$ (кг)

Ответ: масса тела примерно равна 6,1 кг.

Задача 3. Найдите плотность вещества, если масса тела составляет 12 кг, а объём — 2 м$^3$.

Решение:

Плотность вещества равна отношению массы вещества к его объёму:

$ρ = m / V$,

где $ρ$ — плотность вещества, $m$ — масса вещества, $V$ — объём вещества.

Подставляя значения, получаем:

$ρ = 12 / 2 = 6$ ($кг/м^3$)

Ответ: плотность вещества равна 6 $кг/м^3$.

Эти задачи помогут вам лучше понять тему и научиться решать задачи по теме «Сила тяжести. Вес тела. Плотность вещества».

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое сила тяжести? От чего она зависит?
2. Чем отличается вес тела от силы тяжести?
3. Как рассчитать плотность вещества? В каких единицах она измеряется?