Главная > Физика > Механика (Зубов В.Г.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 71. Вес и невесомость

В жизни мы часто употребляем слово «вес» в самых разных смыслах. Когда, например, мы говорим, что у грузовика большой вес, то имеем в виду, что он тяжело нагружен, что на него действует большая сила тяжести со стороны Земли. В этом случае мы связываем вес с самим телом, рассматриваем его как свойство самого тела.

Когда мы говорим, что станок своим весом сильно давит на фундамент, то имеем в виду уже совсем другое, а именно силу, с которой станок давит на опорную плиту. В этом случае мы связываем вес с действием на опору.

Совсем другой смысл мы придаем слову «вес», когда покупаем какие-нибудь продукты и просим их взвесить.

В механике понятие веса является совершенно лишним. Но так как это слово простое, привычное, то им часто пользуются. Поэтому, чтобы не возникало путаницы, необходимо уговориться, в каком смысле мы будем его употреблять при рассмотрении механических явлений: весом будем называть силу, с которой тело, находящееся только под влиянием силы тяжести, действует на подвес или на горизонтальную подставку, неподвижные в выбранной системе отсчета.

Так как по определению тело и подвес (или подставка) неподвижны в системе отсчета, то сумма сил, приложенных к телу, равна нулю. Отсюда согласно второму и третьему закону Ньютона следует, что вес тела, действующий на подставку, должен быть численно равен силе тяжести действующей на тело:

Поэтому мы не делаем ошибки, когда определяем силу тяжести путем взвешивания, т. е. путем определения сил, с которыми тела давят на чашки неподвижных весов.

Данное нами определение позволяет по-другому посмотреть и на то, что происходит в телах под влиянием силы тяжести. Возьмем какое-либо неподвижное твердое тело. Мысленно рассечем его на горизонтальные слои.

Рис. 3.41.

На каждый из этих слоев действуют сила тяжести этого слоя и вес всей вышележащей части тела. Этот вес будет становиться тем больше, чем ниже лежит слой. Поэтому под влиянием веса вышележащих частей каждый слой деформируется и в нем возникают упругие напряжения, которые возрастают по мере перехода от верхней части тела к нижней. Эту картину можно увидеть на модели из дощечек, скрепленных пружинами (рис. 3.41).

Такая картина распределения деформаций, возникающих под действием сил тяжести, существует во всех неподвижных относительно Земли телах.

Эта картина совершенно меняется, если телу предоставить возможность свободно двигаться под действием сил тяжести, например свободно падать или совершать свободное движение вокруг Земли подобно спутнику.

Возьмем рамку и укрепим на ней на одинаковых пружинах три груза разных масс (рис. 3.42, а). Под действием веса разных грузов пружины растянутся по-разному. Наиболее сильно будет растянута пружина, удерживающая самый тяжелый груз. Предоставим рамке возможность свободно падать (рис. 3.42, б). При этом можно увидеть, что растяжения у пружин исчезнут. Все деформации пружин полностью снимутся, несмотря на то, что они по-прежнему прикреплены к грузам.

Таким образом, если телам предоставляется возможность свободно падать, то все деформации в телах полностью исчезают. Тела, несмотря на сохраняющееся действие сил тяжести, перестают давить друг на друга. Весы перестают показывать вес.

Состояние, при котором в телах, свободно движущихся только под действием сил тяжести, исчезают деформации и взаимные давления, назвали состоянием невесомости.

Именно такие состояния наблюдают и испытывают космонавты на космических кораблях.

Нетрудно заметить, что то определение веса, которое было дано в начале параграфа, полностью сохраняет силу для системы отсчета, связанной с кораблем. Сила давления любого тела на подставку, неподвижную относительно космического корабля, равна нулю.

Исчезновение привычных давлений между отдельными частями и органами тела вызывает изменения во всех жизненных процессах, происходящих в организме. Поэтому исследование особенностей

Рис. 3.42.

жизнедеятельности организма в условиях невесомости является предметом неустанных забот врачей и биологов.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление