Головна онлайн підручники База репетиторів Росії Тренажери з фізики Підготовка до ЄДІ 2017 онлайн
Глава 1. Механіка
Сили в природі
1.11. Вага і невагомість
силу тяжіння 
з якої тіла притягуються до Землі, потрібно відрізняти від ваги тіла. Поняття ваги широко використовується у повсякденному житті.
Вагою тіла називають силу, з якою тіло внаслідок його тяжіння до Землі діє на опору або підвіс. При цьому передбачається, що тіло нерухомо щодо опори або підвісу. Нехай тіло лежить на нерухомому відносно Землі горизонтальному столі (рис. 1.11.1). Систему відліку, пов'язану із Землею, будемо вважати інерціальній. На тіло діють сила тяжіння 
спрямована вертикально вниз, і сила пружності 
з якої опора діє на тіло. силу 
називають силою нормального тиску або силою реакції опори. Сили, що діють на тіло, врівноважують один одного: 
Відповідно до третього закону Ньютона тіло діє на опору з деякою силою 
рівній по модулю силі реакції опори і спрямованої в протилежну сторону: 
За визначенням, сила 
і називається вагою тіла. З наведених вище співвідношень видно, що 
т. е. вага тіла 
дорівнює силі тяжіння 
Але ці сили прикладені до різних тіл!
Якщо тіло нерухомо висить на пружині, то роль сили реакції опори (підвісу) грає пружна сили пружини. За розтягування пружини можна визначити вагу тіла і рівну йому силу тяжіння тіла Землею. Для визначення ваги тіла якомога використовувати також ваги важелів, порівнюючи вагу даного тіла з вагою гир на рівноплечого важелі. Наводячи як рівновагу ваги важелів шляхом зрівнюючи ваги тіла сумарною вагою гир, ми одночасно досягаємо рівності маси тіла сумарною масі гир, незалежно від значення прискорення вільного падіння в даній точці земної поверхні. Наприклад, при підйомі в гори на висоту 1 км показання пружинних ваг змінюються на 0,0003 від свого значення на рівні моря. При цьому рівновагу ваг зберігається. Тому ваги важелів є приладом для визначення маси тіла шляхом порівняння з масою гир (еталонів).
Розглянемо тепер випадок, коли тіло лежить на опорі (або підвішене на пружині) в кабіні ліфта, що рухається з деяким прискоренням 
щодо Землі. Система відліку, пов'язаний з ліфтом, не є інерціальній. На тіло, як і раніше діють сила тяжіння 
і сила реакції опори 
але тепер ці сили не врівноважують один одного. За другим законом Ньютона
сила 
що діє на опору з боку тіла, яку і називають вагою тіла, за третім законом Ньютона дорівнює 
Отже, вага тіла в прискорено рухається ліфті є
Нехай вектор прискорення 
спрямований по вертикалі (вниз або вгору). Якщо координатну вісь OY направити вертикально вниз, то векторне рівняння для 
можна переписати в скалярною формі:
У цій формулі величини P, g і a слід розглядати як проекції векторів 
, 
і 
на вісь OY. Так як ця вісь спрямована вертикально вниз, g = const> 0, а величини P і a можуть бути як позитивними, так і негативними. Нехай, для визначеності, вектор прискорення 
спрямований вертикально вниз тоді a> 0 (рис. 1.11.2).
З формули (*) видно, що якщо a <g, то вага тіла P в прискорено рухається ліфті менше сили тяжіння. Якщо a> g, то вага тіла змінює знак. Це означає, що тіло притискається ні до підлозі, а до стелі кабіни ліфта ( «негативний» вага). Нарешті, якщо a = g, то P = 0. Тіло вільно падає на Землю разом з кабіною. Такий стан називається невагомістю. Воно виникає, наприклад, в кабіні космічного корабля при його русі по орбіті при вимкненими реактивних двигунами.
Якщо вектор прискорення 
спрямований вертикально вгору (рис. 1.11.3), то a <0 і, отже, вага тіла завжди буде перевищувати по модулю силу тяжіння. Збільшення ваги тіла, викликане прискореним рухом опори або підвісу, називають перевантаженням. Дія перевантаження відчувають космонавти, як при зльоті космічної ракети, так і на ділянці гальмування при вході корабля в щільні шари атмосфери. Великі перевантаження відчувають льотчики при виконанні фігур вищого пілотажу, особливо на надзвукових літаках.
Модель. Людина в ліфті
