Физика с нуля. Урок №4 «Вес и масса»

Вадим Муранов, победитель всероссийского конкурса «Учитель года», преподаватель физики с 24-летним опытом работы.

Всем привет! С вами Вадим Муранов, преподаватель физики в ЕГЭ-Студии.

Мы продолжаем нашу серию небольших роликов для тех, кто только начинает знакомство с физикой или только решил готовиться к ЕГЭ по физике. Наша серия называется «Физика с нуля», и это 4-ый ролик, который будет посвящен понятиям веса и массы, которые очень часто путаются в головах простых людей. Многие считают, что вес и масса – это одно и то же, но на самом деле, должен вас всех разочаровать, это совсем не одно и то же. Кроме того, наши ролики призваны помочь вам получше подготовиться к ЕГЭ по физике, чтобы сдать его на 80 баллов и более. Структура ЕГЭ в этом году будет немного другая, поэтому теоретические понятия нужно знать довольно хорошо, а этому и посвящаются наши ролики.

Итак, вес и масса, чем же они отличаются или это одно и то же?

С точки зрения физики — это абсолютно разные понятия. И даже единицы измерения у них совершенно разные. Хотя многим кажется, что есть прибор под названием «весы», который измеряет массу и вес, значит, это одно и то же, но это не так.

Строгое определение, которое вы можете увидеть в любом учебнике физики, вес – это сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес из-за действия на него силы тяжести.

Говоря на простом языке, все довольно просто. Я или стул, который стоит на полу, и даже сам пол, и здание, которое построено на земле, – все мы притягиваемся к Земле, все мы находимся под действием силы притяжения Земли или земной гравитации.

Сила тяжести, которая так и называется «сила притяжения Земли», действует на всех нас и заставляет нас с вами давить на поверхность, на которой мы находимся, будь то поверхность асфальта или поверхность лавочки, на которой мы сидим, или поверхность пола, на котором мы стоим. Так вот действие на поверхность – это и есть вес. Пока мы действуем на какую-то поверхность, мы весим. Стоит нам подпрыгнуть над этой поверхностью, мы действовать на нее не будем и будем находиться в состоянии, в которое, как нам кажется, могут находиться только космонавты, но нет, это не правда.

Вы хотите ощутить невесомость? Подпрыгните и вы ее ощутите. Правда, на очень короткое время, и этого времени будет недостаточно, чтобы насладиться этим состоянием, поэтому, если вы хотите продлить это состояние, вам нужно падать довольно долго. Сделать это можно либо в специальном самолете, в котором тренируют космонавтов, приучая их к состоянию невесомости, либо это можно сделать непосредственно на орбите Земли. Я бы вам посоветовал просто подпрыгнуть и на долю секунды ощутить это состояние невесомости. Это название произошло от того, что в этот момент вы не создаете действия на поверхность, на которой вы находитесь. Вы на нее не давите, соответственно ваш вес равен 0.

Уменьшение веса можно также ощутить, занырнув в прохладную водичку в жаркий летний день. Тогда на вас помимо силы тяжести начнет действовать выталкивающая сила, названная в честь греческого ученого Архимеда, силой Архимеда или Архимедовой силой. Она уменьшит ваш вес, и в воде вы будете весить значительно меньше.

Такая путаница в терминах произошла, возможно, когда люди изобрели устройство для измерения массы тел и назвали его «весы». Вот в этот момент произошла путаница этих двух понятий, массы и веса.

Масса тела – это мера его инертности, это величина, которая показывает, насколько тело не хочет выходить из определенного состояния (либо из состояния покоя, либо из состояния равномерного движения). То есть если вы хотите изменить скорость тела, то сделать это мгновенно у вас не получится, этому будет мешать масса. Я бы это даже назвал мерой лени, ведь все тела, как и мы с вами, ленивые и не очень хотят выходить из того состояния, в котором они находятся. И мерой этой лени служит именно масса. Чем больше масса тела, тем сложнее вывести его из состояния покоя или изменить его скорость. Вот это мера инертности и называется массой тела, которая измеряется в килограммах m (кг) - масса. А вес – это сила, с которой тело из-за силы тяжести давит на поверхность. Можно обозначить эту силу силой давления F_Д. Но можно обозначить это P, как это часто делается в учебниках физики, и это уже вес F_Д=P(H).

Вес тела, находящегося на какой-то поверхности будет скомпенсирован реакцией опоры этой поверхности. Вес тела, подвешенного на какой-то нити, будет скомпенсирован силой натяжения этой нити.

Однако, вес тела будет становиться меньше, если это тело погрузить в какую-нибудь жидкость. Тогда в этой жидкости помимо силы тяжести, которая действует вниз, добавится выталкивающая сила, которую называют Архимедовой силой. Кстати говоря, в воздухе на нас также действует Архимедова сила. Да-да, не удивляйтесь, в воздухе тоже действует Архимедова сила, но она настолько мала, что ее действием можно пренебречь и говорить о том, что вес в воздухе образуется только из-за действия силы тяжести.

Так вот вес в жидкости будет меньше, чем вес в воздухе. Впервые это заметил Архимед и установил, что уменьшение веса тела происходит из-за того, что тело, погруженное в жидкость, вытесняет часть этой жидкости, и вес этой жидкости в точности равен потере веса тела. То есть если вычесть из веса в воздухе вес в жидкости, получится вес той самой жидкости, которую вытеснило тело. Это знаменитый закон Архимеда, который в итоге привел к формуле Архимедовой силы. Часто забывают о том, что сам закон Архимеда вовсе не был выражен формулой, а был выражен именно такими словами, что тело теряет в весе ровно столько, сколько весит вытесненная им жидкость.

Таким образом вес и масса – это абсолютно разные понятия. Масса может быть измерена с помощью прибора под названием «весы», а вес может быть измерен с помощью прибора под названием «динамометр». Надеюсь. Что в вашей голове слова «весы» и «масса» не перепутаются, «вес» и «масса» также не перепутаются.

Подведу небольшой итог.

Масса – это мера инертности тела, то есть мера того свойства, благодаря которому тела неохотно изменяют свое положение и свою скорость. Если тело начинает менять свою скорость, то делает оно это постепенно, а не мгновенно. Это связано именно с тем, что оно обладает свойством под названием «инертность», и мерой этой инертности служит масса тела, измеряемая в килограммах.

Вес – это сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес из-за того, что все тела, и мы с вами в том числе, находимся под воздействием силы тяжести. Состояние невесомости – это состояние, при котором тело не действует на поверхность и не растягивает подвес, то есть состоянии невесомости – это не всегда то состояние, которое испытывают космонавты, это состояние, когда тело подброшено над опорой. Например, возьмите стул подкиньте его вверх и дайте ему побыть в состоянии невесомости. Как только он коснется пола, это состояние прекратится, он снова начнет действовать на пол, а значит, снова будет обладать весом.

На этом у меня все. Наш 4-ый ролик завершен. 5-ый ролик будет посвящен еще более сложным понятиям «энергия» и «работа». А я на этом с вами прощаюсь. Присоединяйтесь к нашему каналу, к нашему курсу подготовки к ЕГЭ по физике от 80 баллов и выше.

Всего доброго! Пока!

Все видеоуроки по физике