Calcolo del peso (fisico), unità, esempi, esercizi

Lui peso È la forza con cui la terra attira oggetti sulla sua superficie. Ogni volta che un oggetto viene lasciato cadere, questo andrà a terra, non è in grado di scalare i propri mezzi né non viene gratta a metà strada, ovvero perché la terra lo attrae.

Tutti gli oggetti attirano invariabilmente l'uno con l'altro, anche i più piccoli, solo che l'entità della forza con cui fanno è proporzionale alla massa. Ciò significa che gli oggetti con piccola massa esercitano poca forza rispetto agli altri, ma i corpi celesti come la Terra sono in grado di esercitare una forza molto grande.

La Terra mantiene la luna orbita attorno ad essa grazie a questa forza di attrazione, che si chiama Attrazione gravitazionale Quando si tratta di oggetti che sono lontani dalla superficie terrestre e peso Quando gli oggetti sono vicini.

Ciò ne consegue che la forza di gravità non richiede che gli oggetti siano necessariamente in contatto tra loro per agire: ecco perché si dice che sia una forza di azione a distanza.

Gli oggetti hanno ancora peso anche se sono a una certa altezza a terra e più massicci, maggiore sarà questo peso.

Il grande scienziato inglese Isaac Newton è stato il primo a dare una spiegazione su questo problema, attraverso la legge universale di gravitazione che porta il suo nome e che da allora ha servito a capire come gli oggetti interagiscono con la massa con la massa. Questo è molto importante, poiché qualsiasi oggetto sul pianeta ha peso.

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Unità di peso

Il sistema delle unità internazionali se il peso per il peso è Newton, Chiamato in onore di Isaac Newton. Questa è l'unità per misurare le forze di ogni tipo.

Il Newton, abbreviato N, è definito come la forza necessaria per un oggetto di massa da 1 kg per acquisire un'accelerazione di 1 m/s². Oltre al Newton, ci sono altre unità di forza di uso comune, ad esempio quanto segue:

La forza del chilogrammo

Lui Force di chilogrammo o Kilopondio, abbreviato KG-F o KP, sebbene comunemente chiamato kg senza ulteriori. È necessario specificare la posizione, poiché come affermato, il campo gravitazionale sperimenta variazioni con altezza e latitudine.

Quando qualcuno dice che pesa 45 kg, in realtà ciò che significa è che il loro peso è di 45 kg-F, perché il chilogrammo è l'unità riservata alla massa.

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L'equivalenza tra kg-f e n è: 1 kg-f = 9.8 n

La forza della sterlina

IL Bilancia-Fuerza, Abbreviato LB-F è anche un'unità di forza analoga al KG-F, poiché è la forza che la Terra esercita su un oggetto di 1 libbre di massa. E come per il KG-F, non vi è alcun problema con i valori quando sei sulla terra, cioè un oggetto della massa di massa, pesa 1 lb-f-F.

L'equivalenza in lb-f e n è: 1 lb-f ≡ 4.44822 N.

Calcolo del peso e formula

Il peso di un oggetto è proporzionale alla sua massa. Una massa maggiore, maggiore peso.

La formula per trovare l'entità del peso P (o anche W, come a volte indica, "Peso" In inglese) è molto semplice:

P = mg

Dove M rappresenta la massa dell'oggetto e G È l'entità dell'accelerazione della gravità (intensità del campo gravitazionale o gravità), approssimativamente costante e il cui valore è preso come 9.81 m/s² Per i calcoli più frequenti.

Il peso è un vettore e per distinguere tra un vettore e la sua grandezza vengono utilizzate le lettere in grassetto. In questo modo, quando si parla di p si capisce che è il valore numerico e quando è scritto P Viene fatto riferimento al vettore:

P = M ∙G

IL G Con testi audaci è il campo gravitazionale terrestre, cioè l'influenza che la terra esercita sullo spazio che la circonda, indipendentemente dal fatto che ci sia o meno un altro corpo che lo percepisce. Qualsiasi oggetto con massa ha il proprio campo gravitazionale, piccolo o grande.

L'intensità del campo gravitazionale terrestre G Non è del tutto costante. Ha piccole variazioni che sorgono principalmente perché la terra non è una sfera perfetta e anche alle differenze di altezza e densità locali. Ma per la maggior parte delle applicazioni, valore 9.81 m/s² Funziona molto bene.

Altri corpi celesti hanno il loro campo gravitazionale caratteristico, quindi l'accelerazione della gravità differisce secondo il pianeta o il satellite. Lo stesso oggetto avrebbe un peso diverso in ognuno, quindi il peso non è una proprietà caratteristica delle cose, ma del soggetto in generale.

Il peso come vettore

Il peso è un vettore e quindi ha grandezza, direzione e significato. Nella vicinanza della superficie terrestre, il peso è un vettore verticale e la direzione è sempre giù.

In generale, l'indirizzo verticale è nominato asse E O z, E il significato è assegnato segno + o segno - per distinguerlo dalla direzione verso l'alto. La scelta dipende dalla posizione dell'origine. Nell'immagine inferiore, l'origine è stata scelta nel punto da cui cade la mela:

Può servirti: gas ideale: modello, comportamento, esempi Il peso è un vettore diretto verticalmente verso il basso. Fonte: f. Zapata.

Il vettore dell'unità J, Un vettore di grandezza uguale 1, viene utilizzato per puntare e distinguere la direzione verticale. In termini di questo vettore, il peso è scritto in questo modo:

P = mg ( - J)

Dove il segno negativo è assegnato alla direzione.

Differenze tra peso, massa e volume

Spesso questi tre concetti sono confusi, ma rivedere le caratteristiche del peso, è facile differenziarlo da massa e volume.

Per iniziare, il peso dipende dal campo gravitazionale del luogo in cui si trova l'oggetto. Ad esempio, sulla terra e sulla luna la stessa cosa ha un peso diverso, sebbene la quantità di atomi che la compongono è costante.

La massa è una grandezza scalare, legata alla quantità di atomi che compongono l'oggetto ed è evidenziata con la resistenza che l'oggetto deve cambiare il suo movimento, una proprietà chiamata inerzia.

Da parte sua, il volume è la misura dello spazio occupato da un oggetto, un'altra quantità scalare. Due oggetti con volume uguale non pesano lo stesso, ad esempio un cubo di ferro pesa molto più di un altro polistirene delle stesse dimensioni.

In sintesi:

• La massa è correlata alla quantità di materia che ha un corpo.
• Il peso è la forza esercitata dalla terra su quella massa, proporzionale ad essa.
• Il volume è lo spazio occupato dalla materia.

Va notato che essendo quantità scalari, né la massa né il volume hanno direzione o significato, ma solo valore numerico e un'unità adeguata. D'altra parte, il peso, essendo un vettore, deve sempre essere espresso correttamente sottolineando la grandezza, l'unità, la direzione e il significato, come nella sezione precedente.

Esempi di peso

Tutti gli oggetti sulla terra hanno peso, puoi anche "pesare" oggetti che non sono sulla terra, come altri pianeti o il sole, sebbene con mezzi indiretti, ovviamente.

Poiché l'intervallo di peso è molto grande, viene utilizzata la notazione scientifica (in poteri di 10) per esprimere alcuni che sono molto grandi o molto piccoli:

-Il sole: 1.989 × 10³⁰ kg-f

-Giove: 1.898 × ​​10²⁷ kg-f

-Una zanzara: 2.0 × 10^-5 N

-Bambini: 34.3 n

-Un bambino: 353 N

-Persona adulta: 65 kg-F

-Un elefante adulto: 5.5 × 10³ kg-f

-Balena blu: 1.0 × 10⁶ N

Esercizio risolto

Una casella di pasta 20 kg poggia su un tavolo.

a) Trova il peso della scatola e la forza normale che il tavolo esercita su di essa.

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b) un'altra scatola da 10 kg viene posizionata sul primo. Trova quello normale che il tavolo si esercita sulla scatola da 20 kg e quella normale che esercita sulla scatola più piccola.

Due scatole appoggiate su un tavolo. Fonte: f. Zapata.

Soluzione a

È conveniente creare un diagramma del corpo libero sulla scatola, che consiste nel disegnare le forze che agiscono su di esso.

In questa situazione, c'è ancora la scatola più piccola in cima, quindi ci sono solo due forze: la prima è il peso P che viene disegnato verticalmente verso il basso, come indicato nelle sezioni precedenti e quindi c'è il normale N, che è la forza perpendicolare che il tavolo esercita e impedisce alla caduta della scatola.

Poiché la scatola è in equilibrio statico in queste circostanze, è ragionevole concludere che l'entità del normale è la stessa di quella del peso, in modo che possa compensare, quindi:

N = mg = 20.0 kg x 9.8 m/s² = 196 N; diretto verticalmente in alto.

Da parte sua, il peso è p = 196 N diretto verticalmente verso il basso.

Soluzione b

Ora sono fatti nuovi diagrammi del corpo gratuiti su entrambi gli oggetti. Per la grande scatola le cose cambiano un po ', poiché la piccola scatola esercita forza su di essa.

Le forze sono le seguenti: N E P Sono rispettivamente quello normale che il tavolo si esercita e il peso sulla scatola di 20.0 kg, che non è cambiato. E la nuova forza esercitata dalla piccola scatola è N₁, il normale a causa del contatto con la faccia superiore della scatola grande.

Per quanto riguarda la piccola scatola, riceve il normale N₂, esercitato dalla parte superiore della grande scatola e ovviamente il suo peso P₂. Poiché le scatole sono equilibrio statico:

N₂ - P₂ = 0

N - n₁ - P = 0

Dalla prima equazione devi n₂ = P₂ = 10 kg x 9.8 m/s² = 98 n. Per legge dell'azione e della reazione, l'entità della forza che la piccola scatola riceve, è la stessa che esercita sulla scatola grande, quindi:

N₂ = N₁ = 98 n

Dalla seconda equazione la normale n che il tavolo si esercita sulla scatola grande viene cancellato, che a sua volta ha la piccola scatola in cima:

N = n₁ + P = 98 N + 196 N = 294 N

Riferimenti

1. Figueroa, d. 2005. Serie: Physics for Science and Engineering. Volume 2. Dinamico. A cura di Douglas Figueroa (USB).
2. Giambattista, a. 2010. Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
3. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6 °. Ed Prentice Hall.
4. Sears, Zemansky. 2016. Fisica universitaria con fisica moderna. 14 °. Ed. Volume 1. Pearson.
5. Serway, r., Jewett, J. 2008. Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 1. 7 °. Ed. Apprendimento del Cengage.
6. Thomas Griffith, W. 2007. Fisica concettuale. Mc Graw Hill.