Ez az a kérdés, amelyet múlt szerdán/csütörtökön javasoltak nekünk az Orbita Laika-ban, és igen, ez a kérdés az egyik ilyen trükk, hogy gondolkodjon el egy kicsit. Személy szerint mindig is volt gyengeségem erre a kérdésre, mert a megválaszolásához számos fizikai részletet figyelembe kell vennie, és a fejlődés fizikai érvelés gyakorlata.

órbita

A program videóját itt találja: Órbita Laika 15. A válasz az utolsó néhány percben meg van adva, de nagyon ajánlom, hogy teljes egészében lássa, ez egy program.

A helyzet az, hogy a műsorban azt a választ adták, hogy FALSE váltott ki némi vitát a tweetben. Megmagyarázzuk a válasz logikáját.

Tömeg, gyorsulás, gravitáció és tömeg

A tömeg, amely a fizikai rendszerek egy másik tulajdonságát is jelzi, tájékoztat bennünket tehetetlenségükről. A tehetetlenség az a könnyűség és nehézség, amellyel a rendszer felgyorsul, ha bizonyos erőnek van kitéve. Ez nem más, mint Newton második törvénye.

A testre kifejtett erő gyorsulást eredményez. Azt tudjuk, hogy ha fix F erővel rendelkezünk, és 1 kg, 2 kg és 3 kg tömegre alkalmazzuk, akkor a gyorsulás minden esetben kisebb lesz. Az 1 kg-os test gyorsabban gyorsul, mint a 2 kg-os test, és ez több, mint a 3 kg-os test. Ahhoz, hogy a 2 kg-os test ugyanolyan mértékben gyorsuljon fel, mint az 1 kg-os test, kétszeres erővel kell rá hatni. A logika világos.

A súly erő, a súly az az erő, amellyel a Föld testet húz. A Föld gravitációjának hatása a testekre. Leegyszerűsítve azt mondjuk, hogy a Föld gravitációjának értéke 10, milyen egységekben? Az egységek méter/másodperc négyzet (m/s²), amelyek a gyorsulás mértékegységei. Tehát a Föld közelében a gravitációt gyorsulásként fejezzük ki. És ez ugyanaz a gyorsulás minden testben (feltéve, hogy egy magasságban vannak a Föld felszíne felett).

Valamennyi testet ugyanazon a gravitációs gyorsulásnak vetik alá (mindaddig, amíg a Föld közepétől mért távolság közötti különbségek nem nagyon különböznek).

A test súlya az az erő, amelyet akkor kapunk meg, ha megszorozzuk tömegét a gravitáció gyorsulásával, amelyet g-vel fogunk képviselni:

Mint minden erőnek, a súlynak is van iránya és értelme. A súly azon a vonalon van, amely a testet a Föld közepével egyesíti és felé mutat.

A tömeget kilogrammban, az erőket newtonokban mérjük (ez csak a kg m/s² egység neve). Ha van 1 kg, akkor a súly 1 × 10 N = 10 N lenne. De mivel az összes testet (közvetlen környezetünkben) ugyanazon gravitációs gyorsulás éri, a mindennapi nyelvben leegyszerűsítjük és azt mondjuk, hogy súlya 1 kg, ami azt jelenti, hogy 10 Newton súlyú.

Fontos részlet a következő: Mi történik, ha az előző esetben F erővel húzzuk fel a testet?

Nyilvánvaló, hogy ha most megpróbáljuk lemérni a testet, vagyis milyen erővel húzzuk a Föld közepe felé, akkor kevésbé látható vagy nettó súlyt találunk.

Gyerünk, mindannyian tapasztalatokkal rendelkeznek erről, mert bizonyára felemelted a gyümölcszsákot, amikor nagy területen mérlegelted a vásárlást. Ezt a látszólagos súlyt méri az eszköz. Igen, tudom, akkor hagyja békén, hogy csalás nélkül megszerezze a jegyet, csak jó emberek lépnek be ide.

Sűrűség és térfogat

Minden testnek van térfogata (V) és minden testnek van tömege (m). Szinte triviális ugrás a test tömegének és a térfogatának az aránya. Ez egy módja annak, hogy megtudjuk, mekkora tömegünk van térfogategységenként. Ez a mennyiség nevet kapott, a sűrűség ().

Tehát ismerve egy anyag típusának sűrűségét és a teljes tömegünket, könnyen meghatározhatjuk annak térfogatát:

Vegyünk két példát ... Eeeeeehhh, tehát hamarosan csónakázni, szalmát és ólmot.

A (jól összenyomott) szalma sűrűsége: 150 kg/m³.

Az ólom sűrűsége: 11340 kg/m³.

A köbméter (m³) 1000 liter térfogatnak felel meg. Meghatározása az a térfogat, amelyet egy méteres oldalú kocka határol.

Tegyük fel, hogy van 1 kg szalma és 1 kg ólom. Milyen kötetet foglalnak el?

Ahhoz, hogy képet kapjunk arról, hogy mennyivel nagyobb az egyik, mint a másik, osszuk meg:

Ez azt jelenti, hogy a szalma tömeg kilója 75,6-szor nagyobb térfogatot foglal el, mint a kiló ólom tömeg.

Mennyit nyom egy kiló szalma és egy kiló ólom?

Most arra vagyunk kíváncsiak, mennyit dob ​​le a Föld egy kiló szalmáról és egy kiló ólomról. A válasznak azonnalinak kell lennie, ha mindkettőt ugyanazon a gravitációs gyorsulás éri, és ha mindkettőnek ugyanaz a tömege, mindkettő pontosan egyforma.

Minden helyes, a tömeg azonos, a gravitáció gyorsulása megegyezik, ezért a súlynak azonosnak kell lennie.

De hiányzik egy részlet, ez teljesen igaz lenne, ha a testek súlyát a legtisztább vákuumban mérnénk. De elmerültünk egy folyadékban, levegőben, és itt ér el meglepetést a jó öreg Archimédész.

Minden test folyadékba merül

Archimédész elve valami ilyesmi:

Minden folyadékba merített test felfelé tolóerőt tapasztal, amely megegyezik a kiszorított térfogat súlyával.

Itt van egy vizuális magyarázat:

Ha a testnek V térfogata van, akkor a folyadékba való belépés kiszorítja ugyanannak a folyadéknak a V térfogatát. Ez egy felfelé irányuló erőt generál, amelyet push E-nek hívnak. Ezt érezzük mindannyian, amikor megpróbálunk egy labdát egy medencébe süllyeszteni.

Mi történik, ha megpróbáljuk megmérni a test súlyát az említett folyadékban? Ne feledjük, hogy a készülékeink a nettó súlyt vagy a látszólagos súlyt mérik, és amint azt korábban kifejtettük, a gravitáció által termelt súly és az ellentétes erő közötti különbség lesz.

Hogyan számoljuk ki a tolóerőt? Könnyű, a kiszorított folyadék tömegének meghatározása. Ehhez ismernünk kell a test által elfoglalt térfogatot és a folyadék sűrűségét.

Ha a levegőben vagyunk, sűrűsége: 1,24 kg/m³. (Szokásos hőmérsékletek)

A képünk:

A szalma által kiszorított levegő tömegét a levegő sűrűsége és a szalma által elfoglalt térfogat határozza meg:

A szalma által kiszorított levegő tömege a következő lesz:

Az ólom által kiszorított levegő tömege a következő lesz:

Most ki kell számolnunk a kiszorított levegő súlyát, amely megmondja a felfelé irányuló tolóerőt.

A szalma által kiszorított levegő súlya, amely megadja a szalma által elszenvedett felfelé irányuló tolóerő nagyságát, a következő lesz:

Az ólom által kiszorított levegő súlya, amely megadja nekünk az ólom által elszenvedett felfelé irányuló tolóerő nagyságát, a következő lesz:

Természetesen mindkét test, a szalma és az ólom súlya a gravitáció hatására megegyezik, tömegük szorozva a gravitáció gyorsulásával, így mindkettőjük súlya 10 N (vákuumban).

Most könnyű kiszámítani a látszólagos súlyt:

A szalma látszólagos súlya a súly és a tolóerő közötti különbség lesz:

Tehát igen, a szalma tömeg kilója kevesebb, mint egy kilogramm ólomtömeg, mert a mérések során meghatározzuk a látszólagos súlyt.

De ne aggódjon, amikor egy boltban eladnak nekünk egy kiló ólmot vagy egy szalmát, akkor nem anyagmennyiséget, hanem súlyt adnak el nekünk, vagyis mindkét esetben megadják azt az anyagmennyiséget, amely megfelel egy súlya 10 Nincs látszólagos súly.

Imádom ezt a gyakorlatot, de azt hiszem, már említettem.