Сила веса

Вес — сила воздействия тела на опору (или другой вид крепления в случае подвешенных тел). Как правило, говорят о притяжении Земли, но весом обладают тела и на других планетах и даже в невесомости (например, при вращении корабля вокруг своей оси).

Состояние отсутствия веса (невесомость) наступает при удалении тела от притягивающего объекта, либо когда тело находится в свободном падении.

Вес на планетах

Вес $\! \vec P$ складывается из силы тяжести и, в жидкой или газообразной среде, силы Архимеда: $$\! \vec P = \vec F_T + \vec F_A ,$$ таким образом вес тела, погружённого в среду уменьшается на вес вытесненного объёма среды; в случае если плотность тела меньше плотности среды вес становится отрицательным (то есть на тело действует выталкивающая сила).

Если плотность тела намного превосходит плотность среды, то вторым слагаемым пренебрегают и отождествляют понятия «вес» и «сила тяжести». Однако в общем случае это различные понятия. Пружинные весы, которые по определению измеряют вес, в атмосфере Земли для большинства бытовых тел (за исключением, например, воздушных шариков и пр.) достаточно точно измеряют силу тяжести.

Сила тяжести $\! \vec F_T$ же пропорциональна массе $\! m$ и ускорению свободного падения $\! \vec g$ в данной точке: $$\! \vec F_T = m \vec g ,$$

поэтому весы могут служить и для измерения массы, если их соответствующим образом проградуировать; рычажные весы в такой градуировке не нуждаются, так как в этом случае сравниваются массы, на которые действует одинаковое ускорение свободного падения (опять же в предположении большой плотности сравниваемых тел).

Вес и масса

В современной науке вес и масса — совершенно разные вещи: масса является неотъемлемым свойством тела, а вес — результат действия силы тяжести на опору. Вместе с тем, о разнице веса и массы узнали относительно недавно, и во многих повседневных ситуациях слово «вес» продолжает использоваться, когда имеется в виду «масса». Например, мы говорим, что один объект «весит один килограмм», несмотря на то, что килограмм представляет собой единицу массы.

Различие между массой и весом не важна для многих практических целей, потому что сила тяжести одинакова на всей поверхности Земли. В таком постоянном гравитационном поле, гравитационные силы, действующей на объект прямо пропорционально его массе. Так, если объект A весит, скажем, в 10 раз больше, чем объект B, то объект A тяжелее объекта B в 10 раз. Например, когда мы покупаем мешок сахара, мы можем оценить его вес и быть уверены, что это хорошее показание количества, хотя мы на самом деле заинтересованы в том, какая масса сахара в мешке. Тем не менее, незначительные колебания в земном гравитационном поле действительно существуют. Эти изменяет отношения между весом и массой, и должны быть учтены при высокой точности измерения веса. Разница между массой и силой становится очевидным, когда: объекты сравниваются в различных гравитационных полях, таких, которые вдали от земной поверхности. Так, например, на поверхности Луны, гравитация составляет лишь около одной шестой гравитации Земли. А один килограмм массы и на Луне один килограмм массы (масса, как неотъемлемое свойство тела), но из-за особенности гравитации Луны землянам, оказавшимся на Луне, будет казаться, что их вес уменьшился в 6 раз.

Интересно

Исходя из физического смысла веса детская задача: «Что больше весит: килограмм свинца или килограмм воды?» имеет конкретное решение. $\! \vec P = \vec F_T + \vec F_A$, а поскольку сила Архимеда пропорциональна объему тела, то ответом на эту задачку будет следующее утверждение: из двух тел с одинаковой массой вес больше у тела с меньшим объемом, т.е у свинца. Крайним случаем такой задачи является воздушный шар: после сбрасывания последнего мешка перед взлётом вес становится строго равным 0, а сила Архимеда становится больше силы тяжести, шар взлетает.