Единицы силы. Связь между силой тяжести и массой тела

Сила — физическая величина. Ее можно измерить, т. е. сравнить с силой, принятой за единицу.

Мы знаем, что единицы измерения различных величин выбирают условно. И за единицу силы можно принять любую силу, например силу упругости определенной пружины, растянутой до определенной длины. Можно выбрать в качестве единицы силы и силу тяжести, действующую на какое-нибудь тело.

По международному соглашению за единицу силы принят 1 ньютон — это сила, которая в течение 1 с изменяет скорость тела массой 1 кг на 1 м/с.

Единица силы ньютон названа так в честь великого английского физика Исаака Ньютона, открывшего закон всемирного тяготения.

Сокращенное обозначение единицы силы ньютон — 1 Н. Применяют также и большую единицу силы — 1 килоньютон (1 кН).

1кН = 1000 Н.

1 Н приблизительно равен силе тяжести, действующей на тело массой 0,1 кг, или, точнее, 1/9,8 кг. Следует учесть, что сила тяжести, действующая на тело, зависит от географической широты места, в котором находится данное тело. Поэтому сила тяжести, действующая на тело массой 1/9,8 кг, равна 1 Н только на определенной широте, а именно на широте французского г. Севра, где хранится эталон массы.

Как, пользуясь единицей силы 1 Н, подсчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы?

Известно, что сила тяжести тем больше, чем больше масса тела. Так как 1 Н — сила тяжести, действующая на тело массой 1/9,8 кг, то отсюда следует, что на тело массой 1 кг действует сила тяжести, равная 9,8 Н. Сокращенно будем обозначать это так: 9,8 Н/кг. Но если на тело массой 1 кг действует сила тяжести 9,8 Н, то на тело массой 2 кг действует сила, в два раза большая и равная 19,6 Н, на тело в 3 кг — в три раза большая сила и равная 29,4 Н и т. д. Следовательно, чтобы определить силу тяжести, действующую на тело, надо 9,8 Н/кг умножить на массу тела, т. е.

F= 9,8 Н/кг m, или F = gm,

здесь F—сила тяжести, выражена в ньютонах, g=9,8 Н/кг, m — масса, дана в килограммах.

Мы знаем, что силу, с которой тело, притягиваясь Землей, действует на опору или подвес, называют весом тела. Если опора расположена горизонтально и неподвижна относительно Земли, то вес тела равен силе тяжести.

В дальнейшем в этой книге, говоря о весе тела, мы будем всегда, относить его к неподвижной и горизонтально расположенной опоре. Поэтому и вес, тела Р в ньютонах будем рассчитывать по формуле:

P= gm,

где масса m выражена в килограммах, а g = 9,8 Н/кг.

В ряде случаев при расчетах можно округлить числа и считать g=10 Н/кг.

Вопросы. 1. Что значит измерить какую-нибудь силу? 2. Что принято за единицу силы? 3. Какую силу называют ньютоном? 4. Какая сила тяжести действует на тело массой 1 кг? 5. Как подсчитать силу тяжести, действующую на тело любой массы? 6. В каком случае можно применять для вычисления веса формулу, по которой вычисляют силу тяжести?

Упражнения. 1. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 2,5 кг? 800 г? 1,2 т? 50 г? 2. Скольким ньютонам равен вес тела, масса которого 10 кг? 200 г? 3. Человек весит 800 Н, Какова его масса? 4. Прочтите в конце учебника параграфы «Невесомость». «Сила тяжести на других планетах». Подготовьте по ним доклады.