Сила тяжести и вес

Под действием силы притяжения к Земле все тела падают с одинаковым относительно поверхности Земли ускорением . Это означает, что в системе отсчета, связанной с Землей, на всякое тело массы действует сила , называемая силой тяжести. Когда тело покоится относительно поверхности Земли, сила уравновешивается реакцией подвеса или опоры, удерживающих тело от падения . По третьему закону Ньютона тело в этом случае действует на подвес или опору с силой равной - , т.е. с силой .

Сила , с которой тело действует на подвес или опору, называется весом тела. Эта сила равна лишь в том случае, когда тело и опора (или подвес) неподвижны относительно Земли. В случае их движения с ускорением вес не будет равен . Рассмотрим пример (рис.2.13). Подвес в виде укрепленной на рамке пружины движется вместе с телом с ускорением . Уравнение движения тела имеет вид

,

где – реакция подвеса, т.е. сила, с которой пружина действует на тело. По третьему закону Ньютона тело действует на пружину с силой – , которая по определению представляет собой вес тела . Тогда

. (2.24)

Эта формула определяет вес тела в общем случае.

Предположим, что тело и подвес движутся в вертикальном направлении (демонстрация 5). Спроектировав (2.24) на направление отвеса, получаем:

.

Знак «+» соответствует ускорению, направленному вверх, а знак «-» - ускорению, направленному вниз. При свободном падении рамки и =0. Тело находится в невесомости.

Не следует путать силу тяжести и вес. Эти силы приложены к разным телам: –к телу, а – к опоре. Сила всегда равна , независимо от того, движется тело или покоится, сила же веса зависит от ускорения, с которым движутся опора и тело, и может быть как больше, так и меньше .