У побуті і щоденному житті поняття «маса» і «вага» повністю схожі, хоча семантичне їх значення прінціпно різний. Запитуючи «Який у тебе вага?» ми маємо на увазі «Скільки в для тебе кг?». Але на питання, за допомогою якого ми намагаємося дізнатися даний факт, відповідь дається не в кілограмах, а в ньютонах. Доведеться повернутися до шкільного курсу фізики.

Вага тіла — величина, що характеризує силу, з якою тіло тисне на опору або підвіс.

Для зіставлення, маса тіла раніше грубо визначалася як «кількість речовини», сучасне визначення звучить наступним чином:

Маса — фізична величина, що відображає здатність тіла до інерції і є мірою його гравітаційних параметрів.

Поняття маси вообщем кілька обширніше представленого тут, але наша задача полягає дещо в іншому. Повністю досить зрозуміти факт реального відмінності між масою і вагою.

Не рахуючи того, одиниця виміру маси — кілограми, а ваги (як виду сили) — Ньютона.

І, мабуть, найголовніше відмінність ваги від маси містить усередині себе сама формула ваги, яка виглядає наступним чином:

P = mg

де P — фактично вага тіла (у Ньютона), m — його маса в кілограмах, а g — прискорення вільного падіння, яке прийнято виражати у вигляді 9,8 Н / кг.

Іншими словами, формула ваги може бути зрозуміла на такому прикладі:

Гиря масою Один кг підвішена до недвижно динамометра, з тим, щоб знайти його вага. Так як тіло, і сам динамометр, перебувають у спокої, то сміливо можна множити його масу на прискорення вільного падіння. Маємо: Один (кг) х 9,8 (Н / кг) = 9,8 Н. Конкретно з такою силою діє гиря на підвіс динамометра. Звідси ясно, що вага тіла дорівнює силі тяжіння. Але так буває не завжди.

Саме час зробити принципове зауваження. Формула ваги дорівнює силі формулою тяжкості лише у випадках, коли:

  • тіло знаходиться в стані спокою;
  • на тіло не діє сила Архімеда (виштовхувальна сила). Захоплюючий факт, що стосується виштовхувальної сили: зрозуміло, що тіло, занурене у воду, тіснить об’єм води, рівний власній вазі. Але воно не просто виштовхує воду, тіло стає «легше» на обсяг витисненою води. Ось чому підняти у воді даму масою Шістдесят кг можна жартома і сміючись, а на поверхні це зробити куди важче.

При нерівномірному русі тіла, тобто коли тіло разом з підвісом рухаються з прискоренням a, змінює власний вид і формула ваги. Фізика явища змінюється незначно, але у формулі такі конфігурації знаходять подальше відображення:

P = m (ga).

Як можна поміняти за формулою, вага може бути негативним, але для цього прискорення, з яким рухається тіло, має бути більше прискорення вільного падіння. І тут знову принципово відрізняти вага від маси: негативний вагу не впливає на масу (характеристики тіла залишаються ті ж), але він практично стає орієнтований у зворотний бік.

Непоганий приклад з прискореним ліфтом: при його різкому прискоренні на недовгочасне час створюється спогад «притягання до стелі». З таким почуттям, природно, зіткнутися досить легко. Ще важче відчути стан невагомості, яке повністю відчувають астронавти на орбіті.

Невагомість — насправді, відсутність ваги. Для того щоб таке було можливо, прискорення, з яким рухається тіло, повинна прирівнюватися нещасний усоренію g (9,8 Н / кг). Досягти такого ефекту простіше на навколоземній орбіті. Гравітація, іншими словами тяжкості, як і раніше діє на тіло (супутник), але вона пренебрежимо мала. А прискорення дрейфуючого по орбіті супутника також прагне до нуля. Тут-то і з’являється ефект відсутності ваги, так як тіло взагалі не стикається ні з опорою, ні з підвісом, а просто ширяє в повітрі.

Частково з таким ефектом можна зіткнутися при зльоті літака. На секунду з’являється почуття підвішеності в повітрі: у цей момент прискорення, з яким рухається літак, одно прискоренню вільного падіння.

Знову повертаючись до відмінностей ваги і маси, важливо пам’ятати, що формула ваги тіла відрізняється від формули маси, яка виглядає як:

m =ρ / V,

тобто щільність речовини, поділена на його обсяг.