Сила тяжести. Вес тела

Это опорный конспект уроков по физике в 7 классе по теме «Сила тяжести. Вес тела».
Вернуться в ОГЛАВЛЕНИЕ конспектов.
ФОП ООО 3.7. Явление тяготения и сила тяжести. Сила тяжести на других планетах. Вес тела. Невесомость.

Сила тяжести. Свободное падение

Давайте начнем с простого эксперимента (мысленного). Если вы отпустите камень из рук, он упадет на землю. Если вы подбросите мяч вверх, он на мгновение замрет в верхней точке, а потом снова полетит вниз. Земля притягивает все тела к своему центру.

📌 Сила тяжести — это сила, с которой Земля (или любое другое небесное тело) притягивает к себе тело. Она всегда направлена вертикально вниз, к центру планеты.

📌 Свободное падение — это движение тела только под действием силы тяжести, без сопротивления воздуха.

• Если сбросить перышко и молоток на Земле, перышко упадет позже (из-за трения о воздух).
• Но если сделать это на Луне, где нет воздуха, они упадут одновременно! Именно это и доказал астронавт Дэвид Скотт в 1971 году, уронив перо и молоток. Они коснулись поверхности Луны в один миг.

Ускорение свободного падения (\( g \))

В 7 классе мы еще не проходим ускорение подробно (это 9 класс), но мы должны знать одну волшебную цифру. Когда тело падает на Землю, его скорость постоянно растет (разгоняется). Это ускорение, с которым все тела падают на нашу планету, называется ускорением свободного падения.

Обозначение: \( g \) (читается «же»).
Значение на Земле: \( g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2 \).
В задачах 7 класса это число обычно округляют до \( 10 \, \text{м/с}^2 \), чтобы легче считать.

Что это значит? Это значит, что каждую секунду скорость падающего тела увеличивается примерно на 10 м/с.

• 1-я секунда: скорость ≈ 10 м/с.
• 2-я секунда: скорость ≈ 20 м/с.
• 3-я секунда: скорость ≈ 30 м/с.

Определение силы тяжести (Формула)

Как вычислить силу, с которой Земля притягивает тело? Оказывается, это зависит от массы тела.

📌 Формула силы тяжести:

\( F_{тяж} = m \cdot g \)

где:
\( F_{тяж} \) — сила тяжести (измеряется в Ньютонах, Н).
\( m \) — масса тела (в кг).
\( g \) — ускорение свободного падения (примерно 10 Н/кг для Земли).

Важно: Запомните размерность \( g \). В этой формуле \( g \) можно считать просто коэффициентом 10 Н/кг. Это значит, что тело массой 1 кг притягивается к Земле с силой 10 Н.
Пример: Ваша масса — 50 кг. Значит, сила тяжести, действующая на вас, равна \( F = 50 \cdot 10 = 500 \, \text{Н} \).

Закон всемирного тяготения

Исаак Ньютон понял гениальную вещь: почему яблоко падает на Землю? Потому же, почему Луна падает на Землю (но пролетает мимо)!

📌 Закон всемирного тяготения: Все тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

\( F = G \cdot \frac{m_1 \cdot m_2}{R^2} \)

Суть закона простыми словами:

1. Чем больше массы тел → тем сильнее они притягиваются (Земля огромная, поэтому мы крепко к ней прилипли).
2. Чем дальше тела друг от друга → тем слабее притяжение (оно убывает в квадрате: если расстояние в 2 раза больше, сила в 4 раза меньше).

Сила тяжести на разных планетах

Земля — не единственная планета. На каждой планете свое значение \( g \) (ускорение свободного падения), потому что у них разная масса и радиус.

Вывод: Если вы весите на Земле 500 Н (50 кг), то на Луне сила тяжести будет всего ~80 Н (вы бы весили как 8-летний ребенок!). А на Юпитере вы бы весили 1250 Н (125 кг) — вам было бы очень тяжело ходить.

Вес тела (\( P \)) — это НЕ сила тяжести!

Это самое частое заблуждение в 7 классе. Многие думают, что вес и сила тяжести — это одно и то же. Это не так!

Вес тела (\( P \)) — это сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес из-за притяжения к Земле.
Сила тяжести (\( F_{тяж} \)) — это сила, с которой Земля притягивает к себе тело.

• Точка приложения: Сила тяжести приложена К ТЕЛУ (действует на само тело). Вес приложен К ОПОРЕ или ПОДВЕСУ (действует на то, что держит тело).
• Пример: Вы стоите на полу. Земля тянет вас вниз (это \( F_{тяж} \), она приложена к вам). А вы давите на пол (это ваш \( P \), вес, он приложен к полу).
• По модулю (по величине) в покое: \( P = F_{тяж} \). Поэтому в обычной жизни мы путаем эти понятия. Но как только тело начинает двигаться с ускорением — они РАЗЛИЧАЮТСЯ!

Зависимость веса от условий

Вес меняется, когда тело движется с ускорением вверх или вниз. Это называется перегрузка и невесомость.

Случай 1: Лифт резко едет ВВЕРХ. Вы чувствуете, что вас вдавливает в пол. Ваш вес увеличивается.

• \( P = m \cdot (g + a) \) (где \( a \) — ускорение лифта).
• Летчики испытывают это, когда самолет резко набирает высоту.

Случай 2: Лифт резко едет ВНИЗ. Вы чувствуете, что вас отпускает, ноги давят на пол слабее. Ваш вес уменьшается.

• \( P = m \cdot (g — a) \).

Случай 3: Лифт падает СВОБОДНО (оборвался трос). Ускорение лифта равно \( a = g \). Подставляем в формулу: \( P = m \cdot (g — g) = 0 \).

Невесомость

Невесомость — это состояние, когда у тела нет веса. Но сила тяжести на него действует!

В падающем лифте вы парите, и ваши ноги не давят на пол, потому что вы падаете с тем же ускорением, что и пол. Вы летите вместе с лифтом.
Где еще бывает невесомость?

• На космической станции (МКС). Она не «висит» в космосе, а постоянно падает на Землю! Но она движется с такой огромной горизонтальной скоростью (28 000 км/ч), что падает вокруг Земли, а не в неё. Астронавты внутри станции падают вместе с ней — и чувствуют невесомость.
• На американских горках, когда тележка стремительно летит вниз с вершины горки.

Вес тела на разных планетах

Вернемся к таблице планет. Если мы говорим о весе (силе давления на опору), то он меняется точно так же, как и сила тяжести.

• На Земле: ваш вес 500 Н.
• На Луне: вес ≈ 83 Н (вы едва давите на опору, можно прыгать как на батуте).
• На Юпитере: вес ≈ 1300 Н (вас расплющит о пол от собственной тяжести).
• В космосе (вдали от планет): вес = 0 Н (невесомость).

КОРОТКО О ГЛАВНОМ (ИТОГИ):

1. Сила тяжести (\( F_{тяж} \)) — это притяжение к планете. Формула: \( F = m \cdot g \). На Земле \( g \approx 10 \) Н/кг.
2. Закон всемирного тяготения — все притягиваются ко всем, но сильно только у огромных тел.
3. Вес (\( P \)) — это сила давления на опору. В покое \( P = F_{тяж} \). Это разные силы, приложенные к разным телам!
4. При движении вверх вес растет (перегрузка), при движении вниз вес падает.
5. Невесомость — это когда \( P = 0 \). Тело падает с ускорением \( g \), и опора не нужна. Это не отсутствие силы тяжести, а отсутствие её проявления в виде веса.
6. На разных планетах ваш вес разный, потому что разное \( g \), но ваша масса (количество вещества в вас) всегда одинакова — хоть на Земле, хоть на Луне, хоть в черной дыре!

❓ Вопрос на подумать:

Если вы стоите на весах в лифте и лифт резко начинает движение вниз, стрелка весов покажет большее или меньшее значение?

А если лифт резко тормозит при движении вниз?

⚡️ Смотрите также 3 видеоурока по теме конспекта. Воспроизведение плеера начнется с:
0:21:26 Движение мяча относительно Земли под действием силы тяжести
0:22:05 Сила тяжести
0:22:39 Закон всемирного тяготения

Вы смотрели конспект по физике для 7 класса «Сила тяжести. Вес тела». 

• Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
• Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
• Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике