Сила тяжести и вес тела: формулы и отличия

Сила тяжести, вес тела и сила трения: в чём разницаЧем отличается масса от силы тяжести и веса, формулы F = mg и P = mg, что такое невесомость и сила трения. Примеры задач для 7 класса.«Сколько ты весишь?» — на этот вопрос физик ответит не в килограммах, а в ньютонах. Разберёмся, чем масса отличается от силы тяжести и почему вес может быть меньше силы тяжести.

Масса, сила тяжести, вес

Масса m — мера инертности тела, измеряется в килограммах, не меняется при переезде на Луну.
Сила тяжести F = m × g — сила, с которой Земля притягивает тело, измеряется в ньютонах.
Вес P — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, тоже в ньютонах.

На горизонтальной опоре в покое вес численно равен силе тяжести: P = m × g. Но это разные силы: сила тяжести приложена к телу, вес — к опоре.

g — ускорение свободного падения

Около поверхности Земли g ≈ 9,8 Н/кг, в школьных задачах часто округляют до 10 Н/кг. На Луне g ≈ 1,6 Н/кг, поэтому масса остаётся прежней, а сила тяжести и вес уменьшаются примерно в 6 раз.

Когда вес не равен силе тяжести

В лифте, который едет вниз с ускорением, вес уменьшается. Если лифт падает свободно, вес становится равным нулю — это невесомость. При движении вверх с ускорением вес, наоборот, больше: это перегрузка.

Именно поэтому космонавтов тренируют в центрифуге — организм плохо переносит перегрузки.

Сила трения

Трение мешает движению, но без него мы не могли бы ходить и держать предметы. Сила трения скольжения: F = μN, где μ — коэффициент трения, N — сила нормальной реакции опоры. Для горизонтальной поверхности N = m × g.

Чем больше коэффициент трения, тем труднее сдвинуть тело: санки по снегу (μ ≈ 0,05) скользят легко, а по асфальту — нет.

Пример с решением

Найдите силу тяжести, действующую на тело массой 5 кг (g = 10 Н/кг).

F = m × g.
F = 5 × 10 = 50 Н.

Ответ: 50 Н

Пример с решением

Тело массой 20 кг стоит на полу. Найдите его вес (g = 10 Н/кг).

P = m × g.
P = 20 × 10 = 200 Н.

Ответ: 200 Н

Пример с решением

Найдите силу трения, если μ = 0,3, а тело массой 10 кг лежит на горизонтальной поверхности (g = 10 Н/кг).

N = m × g = 10 × 10 = 100 Н.
F = μN = 0,3 × 100 = 30 Н.

Ответ: 30 Н

Частые вопросы

Вес измеряется в килограммах или в ньютонах?

Вес — это сила, поэтому в ньютонах. В килограммах измеряется масса. В быту говорят «мой вес 50 кг», но физически это масса, а вес будет около 500 Н.

Почему в задачах g иногда 10, а иногда 9,8?

В школьных задачах 7 класса обычно округляют до 10 для удобства счёта. В более точных расчётах используют 9,8 Н/кг. Всегда смотрите, что указано в условии.

Что такое невесомость?

Состояние, когда тело не давит на опору и не растягивает подвес, то есть вес равен нулю. В свободно падающем лифте или на орбите наступает именно невесомость, хотя сила тяжести продолжает действовать.