En la vida decimos muy a menudo: “pesa 5 kilogramos”, “pesa 200 gramos”, etc. Y al mismo tiempo no sabemos que nos estamos equivocando al decir esto. El concepto de peso corporal es estudiado por todos en el curso de física de séptimo grado, pero el uso erróneo de algunas definiciones se ha vuelto tan confuso entre nosotros que olvidamos lo que hemos aprendido y creemos que el peso corporal y la masa son uno y el otro. la misma cosa.
Sin embargo, no lo es. Además, el peso corporal es un valor constante, pero el peso corporal puede cambiar y disminuir hasta cero. Entonces, ¿cuál es el error y cómo hablar correctamente? Intentemos resolverlo.
Peso corporal y peso corporal: fórmula de cálculo.
La masa es una medida de la inercia de un cuerpo, es cómo el cuerpo reacciona a un impacto que se le aplica o cómo él mismo afecta a otros cuerpos. Y el peso de un cuerpo es la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre un soporte horizontal o suspensión vertical bajo la influencia de la gravedad terrestre.
La masa se mide en kilogramos y el peso corporal, como cualquier otra fuerza, en newtons. El peso de un cuerpo tiene una dirección, como cualquier fuerza, y es una cantidad vectorial. Pero la masa no tiene dirección y es una cantidad escalar.
La flecha que indica el peso corporal en imágenes y gráficos siempre apunta hacia abajo, al igual que la fuerza de gravedad.
Fórmula del peso corporal en física. está escrito de la siguiente manera:
donde m es la masa corporal
g - aceleración caida libre= 9,81m/s^2
Pero, a pesar de la coincidencia con la fórmula y la dirección de la gravedad, existe una gran diferencia entre la gravedad y el peso corporal. La fuerza de la gravedad se aplica al cuerpo, es decir, a grandes rasgos, presiona el cuerpo, y el peso del cuerpo se aplica al soporte o suspensión, es decir, aquí el cuerpo presiona la suspensión o soporte.
Pero la naturaleza de la existencia de la gravedad y el peso de un cuerpo es la misma que la atracción de la Tierra. En sentido estricto, el peso de un cuerpo es consecuencia de la fuerza de gravedad aplicada al cuerpo. Y, al igual que la gravedad, el peso corporal disminuye al aumentar la altitud.
Peso corporal en gravedad cero
En estado de ingravidez, el peso corporal. igual a cero. El cuerpo no ejercerá presión sobre el soporte ni estirará la suspensión y no pesará nada. Sin embargo, seguirá teniendo masa, ya que para darle velocidad al cuerpo será necesario aplicar una determinada fuerza, cuanto mayor sea mas masa cuerpos.
En las condiciones de otro planeta, la masa también permanecerá sin cambios y el peso del cuerpo aumentará o disminuirá, dependiendo de la fuerza de gravedad del planeta. Medimos la masa corporal con una báscula, en kilogramos, y para medir el peso corporal, que se mide en Newtons, se puede utilizar un dinamómetro, un dispositivo especial para medir la fuerza.
Regularmente me encuentro con el hecho de que la gente no entiende la diferencia entre peso y masa. En general, esto es comprensible, ya que pasamos toda nuestra vida en el incesante campo gravitacional de la Tierra y estas cantidades están constantemente conectadas para nosotros. Y esta conexión también se ve reforzada lingüísticamente por el hecho de que determinamos la masa con ayuda de una báscula, nos "pesamos" o, por ejemplo, compramos comida en una tienda.
Pero sigamos intentando desenredar estos conceptos.
No entraremos en sutilezas (como diferentes g en diferentes lugares de la Tierra, etc.). Observo que todo esto está incluido en curso escolar física, así que si todo lo siguiente es obvio para usted, no maldiga a quienes no lograron comprender estas cosas y, al mismo tiempo, a quienes decidieron explicar esto por centésima vez.) Espero que haya Habrá personas para quienes esta nota contribuirá a su aparato de comprensión del mundo circundante.
Entonces vamos. La masa de un cuerpo es una medida de su inercia. Es decir, una medida de lo difícil que es cambiar la velocidad de este cuerpo en magnitud (acelerar o desacelerar) o en dirección. En el sistema SI se mide en kilogramos (kg). Generalmente denotado por la letra m. Es un parámetro inmutable, ya sea en la Tierra o en el espacio.
La gravedad se mide en unidades SI en Newtons (N). Esta es la fuerza con la que la Tierra atrae un cuerpo, y igual al producto m*g. El coeficiente g es de 10 m/s2, llamado aceleración de la gravedad. Con esta aceleración el cuerpo comienza a moverse con respecto a superficie de la Tierra, privado de apoyo (en particular, si el cuerpo partió de un estado estacionario, su velocidad aumentará en 10 m/s cada segundo).
Consideremos ahora un cuerpo de masa m que yace inmóvil sobre una mesa. Para ser específico, supongamos que la masa sea 1 kg. Este cuerpo actúa verticalmente hacia abajo por la fuerza de gravedad mg (la vertical misma está determinada precisamente por la dirección de la fuerza de gravedad), igual a 10 N. V sistema tecnico Las unidades de esta fuerza se llaman kilogramo-fuerza (kgf).
La mesa no permite que nuestro cuerpo acelere, actuando sobre él con una fuerza N dirigida verticalmente hacia arriba (es más correcto sacar esta fuerza de la mesa, pero para que las líneas no se superpongan, también dibujaré desde el centro de el cuerpo):
N se llama fuerza de reacción del suelo, equilibra la fuerza de gravedad (en en este caso igual en valor absoluto a los mismos 10 Newtons), de modo que la fuerza resultante F (la suma de todas las fuerzas) es igual a cero: F = mg - N = 0.
Y vemos que las fuerzas se equilibran a partir de la segunda ley de Newton F = m*a, según la cual si la aceleración del cuerpo a es cero (es decir, o está en reposo, como en nuestro caso, o se mueve de manera uniforme y rectilínea) , entonces la fuerza resultante F también es cero.
Ahora finalmente podemos decir qué es el peso: esta es la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre un soporte o suspensión. Según la tercera ley de Newton, esta fuerza es opuesta a la fuerza N y es igual a ella en valor absoluto. Es decir, en este caso es lo mismo 10 N = 1 kgf. ¿Puede parecerle que todo esto es innecesariamente complicado y debería haber dicho de inmediato que el peso y la gravedad son lo mismo? Después de todo, coinciden tanto en dirección como en magnitud.
No, de hecho difieren significativamente. La fuerza de gravedad actúa constantemente. El peso cambia dependiendo de la aceleración del cuerpo. Pongamos ejemplos.
1. Subes a un ascensor de alta velocidad (alta velocidad para que la fase de aceleración sea más impresionante/más notable). Tu masa es, digamos, 70 kg (puedes recalcular todos los números siguientes para tu masa). Su peso en un ascensor parado (antes del inicio) es de 700 N (o 70 kgf). En el momento de la aceleración hacia arriba, la fuerza resultante F se dirige hacia arriba (es lo que te acelera), la fuerza de reacción N supera la fuerza de gravedad mg, y dado que tu peso (la fuerza con la que actúas sobre el suelo del ascensor ) coincide en valor absoluto con N, se produce la llamada sobrecarga. Si el ascensor acelerara con aceleración g, entonces experimentaría un peso de 140 kgf, es decir, una fuerza g de 2 g, 2 veces el peso en reposo. De hecho, en funcionamiento normal, tales sobrecargas no ocurren en los ascensores; la aceleración no suele exceder 1 m/s2, lo que conduce a una sobrecarga de sólo 1,1 g. El peso en nuestro caso será de 77 kgf. Cuando el ascensor ha acelerado a la velocidad requerida, la aceleración es cero y el peso vuelve a los 70 kgf iniciales. Al desacelerar, el peso, por el contrario, disminuye, y si la aceleración en valor absoluto es de 1 m/s2, entonces la sobrecarga será de 0,9 g. Al conducir en reverso(abajo) la situación se invierte: al acelerar el peso disminuye, en un tramo uniforme el peso se recupera, al desacelerar el peso aumenta.
2. Estás corriendo y tu peso en reposo sigue siendo de 70 kgf. En el momento de correr, cuando te impulsas desde el suelo, tu peso supera los 70 kgf. Y mientras vuelas (una pierna ha abandonado el suelo, la otra aún no ha tocado), tu peso es cero (ya que no influyes ni en el soporte ni en el cardán). Esto es ingravidez. Es cierto que es bastante corto. Por tanto, correr es una alternancia de sobrecarga e ingravidez.
Permítanme recordarles que la fuerza de gravedad en todos estos ejemplos no desapareció, no cambió y fueron sus 70 kgf = 700 N "ganados con tanto esfuerzo".
Ahora alarguemos significativamente la fase de ingravidez: imagina que estás en la ISS (internacional estación Espacial). No hemos eliminado la gravedad, todavía te afecta, pero como tanto tú como la estación estáis al mismo movimiento orbital, entonces, en relación con la ISS, estás en ingravidez. Puedes imaginarte en cualquier lugar de espacio exterior, solo la ISS es un poco más realista).
¿Cómo será tu interacción con los objetos? Tu masa es de 70 kg, tomas en tu mano un objeto que pesa 1 kg y lo arrojas lejos de ti. De acuerdo con la ley de conservación del impulso, la velocidad principal la obtendrá un objeto de 1 kg, ya que es menos masivo, y el lanzamiento será aproximadamente tan "ligero" como en la Tierra. Pero si intentas empujarte desde un objeto que pesa 1000 kg, en realidad te alejarás de él, ya que en este caso tú mismo recibirás la velocidad principal, y para acelerar tus 70 kg tendrás que desarrollar más poder. Para imaginar aproximadamente cómo es, ahora puedes acercarte a la pared y empujarte con las manos.
Ahora has dejado la estación en el espacio exterior y quieres manipular algunos objeto masivo. Sea su masa cinco toneladas.
Para ser honesto, tendría mucho cuidado al manipular un objeto de cinco toneladas. Sí, ingravidez y todo eso. Pero sólo su pequeña velocidad en relación con la ISS es suficiente para presionar con el dedo o algo más serio. Estas cinco toneladas son difíciles de mover: acelerar, detener.
Y ni siquiera quiero imaginarme, como sugirió una persona, entre dos objetos que pesan 100 toneladas. El más pequeño de ellos trafico en sentido contrario, y fácilmente te aplastarán. En completa y característica ingravidez.)
Y finalmente. Si estás volando alegremente alrededor de la ISS y chocas contra una pared/mamparo, te dolerá exactamente igual que si estuvieras corriendo a la misma velocidad y chocaras contra una pared/jama de tu apartamento. Porque el impacto reduce tu velocidad (es decir, te da una aceleración negativa), y tu masa es la misma en ambos casos. Esto significa que según la segunda ley de Newton, la fuerza de influencia será proporcional.
Me alegro de que en las películas sobre el espacio ("Gravity", "Interstellar", la serie de televisión "The Expanse") se muestren de forma cada vez más realista (aunque no sin defectos, como George Clooney volando irremediablemente lejos de Sandra Bullock) las cosas básicas descritas. en esta publicación.
Déjame resumir. La masa es "inalienable" del objeto. Si un objeto es difícil de acelerar en la Tierra (especialmente si intentaste minimizar la fricción), entonces es igualmente difícil acelerarlo en el espacio. En cuanto a las balanzas, cuando te paras sobre ellas, simplemente miden la fuerza con la que se comprimen y, por conveniencia, muestran esta fuerza no en Newtons, sino en kgf. Sin añadir la letra “s”, para no confundiros.)
EN ciencia moderna peso y masa - diferentes conceptos. El peso es la fuerza con la que el cuerpo actúa sobre un soporte horizontal o suspensión vertical. La masa es una medida de la inercia de un cuerpo.
Peso medido en kilogramos y peso en newtons. El peso es el producto de la masa por la aceleración de la gravedad (P = mg). Valor de peso (en masa constante cuerpo) es proporcional a la aceleración de la gravedad, que depende de la altura sobre la superficie de la tierra (u otro planeta). Y para ser aún más preciso, el peso es una definición particular de la segunda ley de Newton: la fuerza es igual al producto de la masa por la aceleración (F=ma). Por tanto, se calcula en Newtons, como todas las fuerzas.
Peso- algo constante, pero peso, estrictamente hablando, depende, por ejemplo, de la altura a la que se encuentre el cuerpo. Se sabe que al aumentar la altura, la aceleración de la gravedad disminuye y, en consecuencia, el peso del cuerpo disminuye, en las mismas condiciones de medición. Su masa permanece constante.
Por ejemplo, en condiciones de ingravidez, todos los cuerpos tienen peso cero y cada cuerpo tiene su propia masa. Y si las lecturas de la balanza son cero cuando el cuerpo está en reposo, entonces cuando los cuerpos golpeen la balanza con la misma velocidad, el impacto será diferente.
Curiosamente, como resultado rotación diaria La Tierra tiene una disminución latitudinal de peso: en el ecuador es aproximadamente un 0,3% menos que en los polos.
Y, sin embargo, se acepta una distinción estricta entre los conceptos de peso y masa principalmente en física, y en muchos situaciones cotidianas se sigue utilizando la palabra "peso" cuando en realidad estamos hablando acerca de sobre "masa". Por cierto, cuando veas las inscripciones en el producto: “peso neto” y “peso bruto”, no te alarmes, NETO es el peso neto del producto y BRUTO es el peso con embalaje.
Estrictamente hablando, cuando vaya al mercado y se dirija al vendedor, debe decir: "Por favor, pese un kilogramo" ... o "Dame 2 newtons de salchicha médica". Por supuesto, el término "peso" ya se ha arraigado como sinónimo del término "masa", pero esto no elimina la necesidad de entender que no es lo mismo en absoluto.
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¿Qué palabra usas con más frecuencia: “masa” o “peso”? Creo que depende de tu profesión. Si eres profesor de física, la palabra “masa” aparece con más frecuencia en tu discurso. Si usted es vendedor en una tienda, escuchará y dirá la palabra “peso” muchas veces al día. ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso y qué tiene que ver? actividad profesional? Masa y peso son sinónimos, pero no absolutos. Para empezar, ambas palabras tienen varios significados. Esto se puede ver fácilmente en las siguientes frases: “el peso de tu voz”, “el peso de la carga”, “muchas diferencias”, “peso corporal”. Los significados básicos de estas palabras en la vida cotidiana son los mismos, pero en la ciencia, especialmente en la física, las diferencias entre masa y peso son significativas. Entonces, peso- Este cantidad física, que determina las propiedades inerciales y gravitacionales de los cuerpos. La masa determina la cantidad de materia en un objeto. Peso- es la fuerza con la que un objeto presiona sobre un soporte para no caer. Con base en esta definición, llegamos a la conclusión de que en el caso del peso, el componente gravitacional es obligatorio para dar definición correcta. Así, por ejemplo, si el peso de un astronauta en la Tierra es de 80 kg, entonces su peso en órbita será casi nulo, en la Luna pesaría menos de 15 kg, pero en Júpiter, casi 200 kg. Además, su masa permanece sin cambios en todos los casos.
Oficialmente, la masa y el peso son varias unidades medidas, masa - kilogramos, peso - newtons. Es interesante que en medicina tradicionalmente nos ocupamos del concepto de “peso humano”, “peso del recién nacido”, que se mide en kilogramos, es decir, en realidad estamos hablando de masa. Además, la masa no implica la acción de ninguna fuerza, como el peso. Este es un valor que se calcula en estado de reposo e inercia.
Aquí están las diferencias significativas entre peso y masa destacadas por TheDifference.ru:
La masa es una cantidad física fundamental que determina la cantidad de materia y las propiedades inertes de un cuerpo. El peso es la fuerza con la que un objeto presiona sobre un soporte, que depende de la gravedad. Por ejemplo, la masa de una persona es diferentes planetas Sigue siendo el mismo, pero el peso cambia dependiendo de la gravedad.
La masa generalmente se mide en kilogramos, el peso, en newtons.
EN discurso coloquial Estamos acostumbrados a operar libremente con conceptos como peso y masa. Como regla general, utilizamos el primer término en relación con personas o alimentos, y el segundo cuando describimos vehículos pesados o equipos grandes. Pero en general se acepta que estas palabras tienen el mismo significado.
Sin embargo, desde el punto de vista de la ciencia física, este enfoque tiene un error. La masa y el peso no son iguales, se miden en unidades diferentes y significan cosas completamente diferentes.
Dos características de un artículo: sin cambios y fácilmente modificables
En el lenguaje de la ciencia. la masa es propiedad permanente , que no cambia y permanece igual bajo cualquier condición. si me explicas en palabras simples, Este concepto cuantitativo, que indica cuánta sustancia contiene un objeto determinado: una piedra, un bloque de madera, una gota de agua, etc. Está claro que en la Tierra, en el espacio abierto o en cualquiera de los planetas, este indicador seguirá siendo el mismo.
Casi todo en el Universo tiene al menos algo de masa, incluso muy pequeña. Esto no se aplica sólo a los fotones y gravitones, partículas que aún no han sido registradas oficialmente. De hecho, no hay ninguna masa que vaya a “menos”, aunque cabe señalar aquí que su presencia está permitida por cálculos matemáticos especulativos.
Donde el peso es un valor inestable, es modificable y depende directamente de las condiciones que rodean el artículo tomado. Según la formulación, esta es la fuerza de presión del cuerpo sobre el soporte existente. Por tanto, el indicador está influenciado principalmente por la atracción. Un cuerpo tomado para estudio pesará de manera diferente en diferentes planetas, ya que la gravedad cuerpos celestiales atrae objetos de diferentes fortalezas. Y en el espacio exterior, no en todos los planetas, el término pierde por completo su significado.
Para registrar dos conceptos, utilice diferentes sistemas. Entonces, la unidad básica de masa es el kilogramo. Pero el peso se calcula en Newtons mediante una fórmula especial; para averiguarlo, ya es necesario encontrar el producto. masa conocida y valores de gravedad.
La diferencia entre ambos conceptos se puede explicar con otras palabras: a diferencia de la masa, el peso siempre está dirigido a alguna parte, tiene un vector en el que actúa el objeto tomado.
Por supuesto, en el habla coloquial la gente rara vez presta atención a esos matices. Si comete un error y utiliza un término en lugar de otro en una conversación normal, no surgirá ningún malentendido. Pero es importante entender lo que significan. conceptos fisicos De hecho. En muchos casos, cuando decimos la palabra "peso", hablamos de masa, y viceversa.
