Paino - voima , jolla keho vaikuttaa tukeen (tai jousitukseen tai muuhun kiinnitykseen), joka estää putoamisen, joka syntyy painovoimakentässä [1] [2] . Kansainvälisen yksikköjärjestelmän (SI) painoyksikkö on newton , joskus CGS -yksikkö on dyne .
Edellä olevan määritelmän lisäksi, joka juontaa juurensa Neuvostoliiton ja Neuvostoliiton jälkeisestä pedagogiikasta, paino on tulkittu synonyyminä painovoimalle , eli kehon vetovoimalle maapallolla. Englanninkielisessä kirjallisuudessa on osittain samankaltainen kuulostava sana "weight", joka fysiikassa tarkoittaa painovoimaa [3] , mutta jokapäiväisessä elämässä sillä on muita merkityksiä, mukaan lukien "massa" ja "paino".
Kun kyseessä on levossa oleva kappale inertiaalisessa vertailukehyksessä , sen paino on yhtä suuri kuin kehoon vaikuttava painovoima ja verrannollinen vapaan pudotuksen massaan ja kiihtyvyyteen tietyssä pisteessä:
Vapaan pudotuksen kiihtyvyys riippuu korkeudesta maanpinnan yläpuolella ja - maapallon epäpallomaisuudesta sekä sen pyörimisestä johtuen - mittauspisteen maantieteellisistä koordinaateista . Maan päivittäisen pyörimisen seurauksena paino laskee leveyssuunnassa: päiväntasaajalla paino on noin 0,3 % pienempi kuin navoilla. Toinen kappaleen arvoon ja vastaavasti painoon vaikuttava tekijä ovat gravitaatiopoikkeamat , jotka johtuvat maan pinnan ja pohjamaan rakenteellisista ominaisuuksista mittauspisteen läheisyydessä. Jos keho on lähellä toista planeettaa, ei Maata, vapaan pudotuksen kiihtyvyys määräytyy tämän planeetan massasta ja koosta sekä sen pinnan ja kehon välisestä etäisyydestä.
Kun järjestelmä " runko " - "tuki tai jousitus" liikkuu suhteessa inertiavertailukehykseen kiihtyvällä vauhdilla, paino lakkaa osumasta painovoiman kanssa [1] :
Esimerkiksi jos hissin kiihtyvyys (nopeudesta riippumatta) suunnataan ylöspäin, niin siinä olevan kuorman paino kasvaa ja jos alaspäin, niin se pienenee. Maan pyörimisestä johtuva kiihtyvyys ei ole mukana , vaan se on jo otettu huomioon . Painottomuustila ( painottomuus ) esiintyy kaukana houkuttelevasta esineestä tai kun keho on vapaassa pudotuksessa, eli kun .
Massakappaleeseen , jonka paino analysoidaan, voi kohdistua lisävoimia epäsuorasti gravitaatiokentän läsnäolon vuoksi, mukaan lukien Arkhimedes-voima ja kitka .
Johdanto-osan määritelmä ei täsmennä, pitäisikö tällaiset tekijät ottaa huomioon. Ei myöskään ole määritelty, pitääkö tuki-ripustuksen rooli olla elastisella kiinteällä kappaleella ja entä jos tukia on useita. Lisäksi julkaisuissa on ei-vastaavia painomääritelmiä [4] [5] [6] .
Joten kun vain painovoiman osuus otetaan huomioon, kaltevalla pinnalla lepäävälle kappaleelle osoitetaan paino, joka on suunnattu normaalia pitkin tukeen , jossa on kaltevuuskulma [5] . Mutta jos otamme huomioon myös staattisen kitkavoiman (ja Newtonin kolmannen lain mukaan se kohdistuu sekä runkoon että tukeen), niin painovektoriksi tulee [4] . Samoin Arkhimedes-voiman kanssa: nesteessä tai kaasussa, jonka tiheys on , kehoon vaikuttaa nostovoima (missä on kappaleen tilavuus), minkä vuoksi esim. kappaleen isku epätasaiseen [7] pohjaan säiliö on heikentynyt. Jos tarkastelemme nestettä tai kaasua tukena ja otamme huomioon (Newtonin kolmannen lain mukaisesti) Arkhimedes-voiman kappaleen vaikutuksen nesteeseen, painovektori pysyy yhtä suurena kuin . Lähestymistavassa, jossa otetaan huomioon kehon vaikutus kaikkeen, mikä vaikuttaa itse kehoon, kehon paino merkkiin asti on yhtä suuri kuin kaikkien kehoon vaikuttavien voimien (paitsi painovoiman) vektorisumma, mukaan lukien Arkhimedes-voimat ("nestemäinen tuki" [4] ) ja kitka, ottaen huomioon kaikki käytettävissä olevat tuki-jousitukset yhdessä.
Englannissa on sana "weight", joka on osittain samankaltainen ääni, joka fysiikassa tarkoittaa painovoimaa [3] , mutta jokapäiväisessä elämässä sillä on muita merkityksiä, kuten "massa" ja "weight". Saksassa ja ranskassa painovoiman sanat eroavat venäjän sanasta "paino". Englanninkielisessä kirjallisuudessa tuen kokonaisvaikutusvoimalle käytetään termiä "näennäinen paino", joka joskus käännetään " näkyväksi painoksi ". Tämän arvon tunteminen voi esimerkiksi auttaa arvioimaan rakenteen kykyä pitää kehon tutkittavana tietyissä olosuhteissa.
Joissain tapauksissa - esimerkiksi tilanteessa, jossa heliumilla täytetty ilmapallo on sidottu kadulle, jos "tuella" tarkoitamme vain kiinnityspaikkaa ilman, että ilmakehä sisällytetään tuen käsitteeseen - paino (tai englanninkielisessä terminologiassa , näennäinen paino) voi osoittautua suunnatuksi vektoria vastaan vaikutuksen vuoksi .
Fysiikassa "painon" käsite ei ole välttämätön [8] . Periaatteessa on mahdollista poistaa tämä termi kokonaan ja puhua joko "massasta" tai "voimasta" [9] sellaisesta ja sellaisesta. Käsitteen "paino" käyttö johtuu suurelta osin yksinkertaisesti tottumuksesta [8] ja kieliperinteestä.
Paino voidaan mitata jousivaaoilla , joita voidaan käyttää myös epäsuoraan massan mittaukseen, jos ne on asianmukaisesti kalibroitu; Vipuvaa'at eivät tarvitse tällaista kalibrointia, koska tässä tapauksessa verrataan massoja, joihin vaikuttaa sama vapaan pudotuksen kiihtyvyys tai kiihtyvyyksien summa ei-inertiaalisissa vertailukehyksissä. Punnitessaan teknisillä jousivaaoilla painovoimakiihtyvyyden vaihtelut jätetään yleensä huomiotta, koska näiden vaihteluiden vaikutus on yleensä pienempi kuin käytännössä välttämätön punnitustarkkuus.
Kaasumaisessa tai nestemäisessä väliaineessa kappaleen mitattu paino voi poiketa samoissa olosuhteissa tyhjiössä mitatusta painosta Arkhimedes-voiman vaikutuksesta johtuvan painon pienenemisen vuoksi [1] .
Fysiikassa paino ja massa ovat eri käsitteitä. Paino on vektorisuure , voima, jolla kappale vaikuttaa tukeen tai jousitukseen. Massa on skalaarisuure , kehon inertian (inertiamassan) mitta tai gravitaatiokentän "varaus" (painovoimamassa). Näillä suureilla on myös eri mittayksiköt (SI-järjestelmässä massa mitataan kilogrammoina ja paino newtoneina ). Saman kehon nollapainoiset ja nollasta poikkeavat tilanteet ovat mahdollisia, esimerkiksi painottomuuden olosuhteissa kaikilla kehoilla on nollapaino ja jokaisella keholla on oma massansa. Ja jos levossa painot ovat nolla, silloin kun samannopeuksisten kappaleiden painot osuvat, isku on erilainen (katso liikemäärän säilymislaki , energian säilymisen laki ) .
Samaan aikaan painon ja massan käsitteiden tiukka ero on hyväksytty pääasiassa tieteessä ja tekniikassa, ja monissa arkitilanteissa sanaa "paino" käytetään edelleen, kun itse asiassa puhutaan "massasta". Esimerkiksi sanomme, että esine "painoa yksi kilogramma" huolimatta siitä, että kilogramma on massayksikkö [10] . Lisäksi termiä "paino" "massan" merkityksessä käytettiin perinteisesti humanististen tieteiden syklissä - lauseessa "ihmisen ruumiinpaino" nykyaikaisen " ihmisen ruumiinpainon " sijaan. Tältä osin metrologiset organisaatiot huomauttavat, että termin "paino" väärinkäyttö termin "massa" sijaan pitäisi lopettaa, ja kaikissa tapauksissa, joissa tarkoitetaan massaa, tulisi käyttää termiä "massa" [11] [12] .
Kolmas paino- ja mittakonferenssi , joka pidettiin vuonna 1901, korosti, että termi "paino" tarkoittaa määrää, joka on samanlainen kuin termi "voima". Konferenssi määritteli kehon painon kehon massan ja painovoiman vetovoiman aiheuttaman kiihtyvyyden tuloksi. Konferenssi määritteli kehon standardipainon kehon massan ja painovoiman vetovoiman aiheuttaman vakiokiihtyvyyden tulona . Vakiokiihtyvyydelle puolestaan otettiin arvo 980,665 cm/s 2 [13] .
Sanakirjat ja tietosanakirjat |
|
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
Lentokoneessa vaikuttavat voimat | |
---|---|