5.4 Масса и вес | University Physics Volume 1

Цели обучения

К концу раздела вы сможете:

• Объяснять разницу между массой и весом
• Объясните, почему падающие объекты на Земле никогда не находятся в состоянии свободного падения
• Опишите понятие невесомости

Масса и вес часто используются как синонимы в повседневном разговоре. Например, наши медицинские записи часто показывают наш вес в килограммах, но никогда в правильных единицах измерения — ньютонах. Однако в физике есть важное различие. Вес — это притяжение Земли к объекту. Это зависит от удаленности от центра Земли. В отличие от веса, масса не зависит от местоположения. Масса объекта одинакова на Земле, на орбите или на поверхности Луны. 9{2}. [/latex]

Хотя почти во всем мире в качестве единицы силы используется ньютон, в США наиболее привычной единицей силы является фунт (фунт), где 1 Н = 0,225 фунта. lb человек весит 1000 Н.

Вес и гравитационная сила

Когда объект падает, он ускоряется по направлению к центру Земли. Второй закон Ньютона гласит, что результирующая сила, действующая на объект, отвечает за его ускорение. Если сопротивлением воздуха можно пренебречь, результирующая сила, действующая на падающий объект, представляет собой гравитационную силу, обычно называемую ее вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс], или его сила тяжести, действующая на объект массой м . Вес можно обозначить как вектор, потому что он имеет направление; вниз — это, по определению, направление силы тяжести, и, следовательно, вес — это направленная вниз сила. Величина веса обозначается как w . Галилей сыграл важную роль в том, чтобы показать, что в отсутствие сопротивления воздуха все тела падают с одинаковым ускорением g . Используя результат Галилея и второй закон Ньютона, мы можем вывести уравнение для веса.

Рассмотрим объект массой м , падающий на Землю. На него действует только нисходящая сила тяжести, которая представляет собой вес [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс]. Второй закон Ньютона гласит, что величина чистой внешней силы, действующей на объект, равна [латекс] {\ overset {\ to {F}} _ {\ text {net}} = m \ overset {\ to }{a}. [/latex] Мы знаем, что ускорение объекта под действием силы тяжести равно [латекс] \overset{\to }{g}, [/latex] или [латекс] \overset{\to }{a}=\overset{ \к {г} [/латекс]. Подставив их во второй закон Ньютона, мы получим следующие уравнения. 9{2})=9,80\,\текст{N}. [/latex]

Когда чистая внешняя сила, действующая на объект, представляет собой его вес, мы говорим, что это свободное падение , то есть единственная сила, действующая на объект, — это гравитация. Однако, когда объекты на Земле падают вниз, они никогда не находятся в состоянии свободного падения, потому что на объект всегда действует некоторая направленная вверх сила сопротивления воздуха.

Ускорение свободного падения g слегка варьируется по поверхности Земли, поэтому вес объекта зависит от его местоположения и не является неотъемлемым свойством объекта. {2} [/латекс]. Таким образом, масса 1,0 кг имеет вес 90,8 с. ш. на Земле и всего около 1,7 с. ш. на Луне.

Самое широкое определение веса в этом смысле состоит в том, что вес объекта — это гравитационная сила, действующая на него со стороны ближайшего крупного тела, такого как Земля, Луна или Солнце. Это наиболее распространенное и полезное определение веса в физике. Однако оно резко отличается от определения веса, используемого НАСА и популярными средствами массовой информации в связи с космическими путешествиями и исследованиями. Когда они говорят о «невесомости» и «микрогравитации», они имеют в виду явление, которое в физике называется «свободным падением». Мы используем предыдущее определение веса, силы [латекс] \overset{\to }{w} [/латекс] из-за гравитации, действующей на объект массой м , и мы тщательно различаем свободное падение и фактическую невесомость.

Имейте в виду, что вес и масса — разные физические величины, хотя и тесно связанные между собой. Масса — это внутреннее свойство объекта: это количество материи. Количество или количество материи объекта определяется количеством содержащихся в нем атомов и молекул различных типов. Поскольку эти числа не меняются, в ньютоновской физике масса не меняется; следовательно, его реакция на приложенную силу не меняется. Напротив, вес — это гравитационная сила, действующая на объект, поэтому он зависит от гравитации. Например, человек ближе к центру Земли, на небольшой высоте, такой как Новый Орлеан, весит немного больше, чем человек, который находится на большей высоте в Денвере, даже если они могут иметь одинаковую массу.

Заманчиво приравнять массу к весу, потому что большинство наших примеров происходят на Земле, где вес объекта лишь немного зависит от местоположения объекта. Кроме того, трудно сосчитать и идентифицировать все атомы и молекулы в объекте, поэтому масса редко определяется таким образом. Если мы рассмотрим ситуации, в которых [латекс] \overset{\to }{g} [/latex] является константой на Земле, мы увидим, что вес [латекс] \overset{\to }{w} [/latex] непосредственно пропорциональна массе m , так как [латекс] \overset{\to }{w}=m\overset{\to }{g}, [/latex], то есть чем массивнее объект, тем больше он весит. {2} [/латекс], объект весит 8,4 Н. Однако масса объекта по-прежнему составляет 5,0 кг. на Луне. 9{2}? [/latex]

Стратегия

Нам дан вес камня, который мы используем для нахождения чистой силы, действующей на камень. Однако нам также необходимо знать его массу, чтобы применить второй закон Ньютона, поэтому мы должны применить уравнение для веса, [латекс] w = мг [/латекс], чтобы определить массу.

Решение

Никакие силы не действуют в горизонтальном направлении, поэтому мы можем сосредоточиться на вертикальных силах, как показано на следующей диаграмме свободного тела. Мы обозначаем ускорение в сторону; технически это не часть диаграммы свободного тела, но помогает напомнить нам, что объект ускоряется вверх (поэтому результирующая сила направлена ​​вверх). 9{2})\hfill \\ \hfill F-180\,\text{N}& =\hfill & 27\,\text{N}\hfill \\ \hfill F& =\hfill & 207\,\text{ N}=210\,\text{N до двух значащих цифр}\hfill \end{array} [/latex]

Значение

Чтобы применить второй закон Ньютона в качестве основного уравнения при решении задачи, иногда приходится полагаться на другие уравнения, например, на вес или одно из кинематических уравнений, чтобы завершить решение.

Проверьте свои знания

Для (Пример) найдите ускорение, когда сила, приложенная фермером, равна 230,0 Н.

Показать решение

Сможете ли вы избежать поля с валунами и благополучно приземлиться прямо перед тем, как закончится топливо, как это сделал Нил Армстронг в 1969 году? Эта версия классической видеоигры точно имитирует реальное движение лунного посадочного модуля с правильной массой, тягой, расходом топлива и лунной гравитацией. Настоящим лунным посадочным модулем трудно управлять.

Используйте эту интерактивную симуляцию, чтобы перемещать Солнце, Землю, Луну и космическую станцию, чтобы увидеть влияние их гравитационных сил и орбитальных траекторий. Визуализируйте размеры и расстояния между различными небесными телами и отключите гравитацию, чтобы увидеть, что было бы без нее. 9{2} [/латекс]. В этой задаче силы действуют на сиденье и ремень безопасности.

Тело массой 2,00 кг толкают вертикально вверх под действием вертикальной силы 25,0 Н. Каково его ускорение?

Показать раствор

Автомобиль массой 12 500 Н трогается с места и разгоняется до 83,0 км/ч за 5,00 с. Сила трения равна 1350 Н. Найти приложенную силу двигателя.

Предполагается, что тело массой 10,0 кг находится в гравитационном поле Земли с [латексом] g=9{2}, [/latex] какова величина его приложенной силы?

Бейсболист выполняет трюк для телевизионной рекламы. Он поймает бейсбольный мяч (массой 145 г), брошенный с высоты 60,0 м над перчаткой. Его перчатка останавливает мяч за 0,0100 с. С какой силой его перчатка действует на мяч?

Показать раствор

Когда Луна находится прямо над головой на закате, сила воздействия Земли на Луну, [латекс] {F}_{\text{EM}} [/латекс], по существу составляет [латекс] 9{22}\,\text{kg}, [/latex] определяют величину ускорения Луны.

Простой расчет оплачиваемого веса в формуле 2022 года+пример

Термин «оплачиваемый вес» или «объемный вес» используется для расчета оплачиваемого веса. Он признает, что размеры груза, в дополнение к его фактическому весу, влияют на объем грузового пространства, необходимого для перевозки. Как правило, большая посылка с легким весом стоит дороже, чем небольшая посылка с таким же весом.

Объемный вес, часто называемый объемным весом или просто DIM, сравнивается с фактическим весом груза для определения стоимости перевозки. Более тяжелый вес используется для расчета.

Чтобы узнать больше о том, как рассчитать оплачиваемый вес в 2022 году, прочитайте нашу последнюю запись в блоге на эту тему.

Содержание

Расчет оплачиваемого веса для авиаперевозок

Для грузовых авиаперевозок и других услуг, включая курьерские услуги, существует множество способов расчета оплачиваемого веса. Для расчета объемного веса необходимо знать габариты отправления и конкретный делитель. Для авиаперевозок IATA (Международная ассоциация воздушного транспорта) предлагает делитель 6000. Если вы хотите знать, почему именно 6000, читайте здесь.

Сначала необходимо рассчитать вес брутто и объемный вес, чтобы получить оплачиваемый вес авиаперевозки.

Пример:

  1 коробка, размер коробки 100x90x80 см, вес 100 кг.  

• Первый шаг: расчет веса брутто

Вес груза на весах равен весу брутто.

1 коробка X 100 кг = 100 кг

Общий вес брутто 100 кг.

• Второй этап: расчет объема груза

Чтобы определить объемный вес для авиаперевозок, а затем рассчитать платный вес, мы должны рассчитать объем груза в кубических метрах.

Размеры коробки 100 см на 90 см на 80 см в сантиметрах.

Коробка размером 1 м на 0,9 м на 0,8 м.

Объем коробки 1 м x 0,9 м x 0,8 м (0,72 м3) (куб.м)

1, упаковок по 0,7 м3 равно 0,7 м3.

0,7 куб.м — общий объем отгрузки.

• Третий этап: расчет объемного веса груза

Чтобы рассчитать объемный вес авиаперевозки, умножьте объем груза на константу объемного веса.

При авиаперевозке 167 кг равняются одному кубическому метру.

Объемный вес авиагруза 167 кг на кубический метр.

Объемный вес равен сумме объема груза, умноженного на объемный вес авиаперевозки.

Объемный вес = 0,7 куб. м умножить на 167 кг на куб.

При сравнении объемного веса груза с его весом брутто. Оплачиваемый вес нашего груза – это наибольшее число.

Наш груз весит 100 кг.

Наш груз имеет объемный вес 116,9 кг.

Фактический вес брутто меньше объемного веса. В этом случае объемный вес является платным весом.

Чтобы определить наши расходы на авиаперевозку, после расчета оплачиваемого веса мы будем использовать оплачиваемый вес 116,9 кг.

Расчет оплачиваемого веса для авиаперевозок

Расчет оплачиваемого веса для морских перевозок

Для расчета оплачиваемого веса при морских перевозках мы должны использовать ту же процедуру и формулу. Однако постоянная объемного веса для морских перевозок отличается от таковой для авиаперевозок.

Пример:

  1 коробка размером 120x100x150 см и весом 800 кг.  

• Первый этап: расчет веса брутто

Вес груза, отображаемый на весах, является весом брутто.

1 коробка равна 800 кг.

Наш груз весит 800 кг.

• Второй этап: расчет объема груза

Коробка имеет следующие размеры в сантиметрах: 120x100x150.

Размеры коробки 1,2 х 1 х 1,5 метра.

Объем ящика 1,2м х 1м х 1,5м или 1,8 куб.м. (куб.м)

Общий объем груза равен 1 x 1,8 куб. м (1,8 куб. м).

• Третий этап: расчет объемного веса груза

Чтобы получить объемный вес морской перевозки, умножьте объем груза на постоянный объемный вес.

1000 килограммов равны одному кубическому метру при перевозке грузов морским транспортом.

Объемный вес морской отправки равен 1000 кг на кубический метр.

Объемный вес равен сумме объема груза и объемного веса морского груза.

Объемный вес равен 1,8 м3 x 1000 кг на м3 или 1800 кг.

• Четвертый этап: расчет платного веса груза

При сравнении объемного веса груза с его весом брутто. Оплачиваемый вес нашего груза – это наибольшее число после расчета оплаченного веса.

Общий вес нашей коробки 800 кг.

Наш груз весит 1800 кг в пересчете на объем.

Масса в объеме больше, чем масса брутто. Мы должны рассчитать оплачиваемый вес, используя объемный вес, и результат равен 1800 кг.

Рассчитать оплачиваемый вес для морской перевозки

Рассчитать оплачиваемый вес для автомобильной перевозки

Как для воздушных, так и для морских перевозок мы рассчитаем оплачиваемый вес и объемный вес, используя одну и ту же процедуру; читать здесь, чтобы найти больше. Однако по сравнению с воздушными и морскими перевозками постоянная объемная масса для автомобильных перевозок отличается.

Пример:

  1 Коробка имеет размеры 120 x 100 x 180 см и весит 960 кг.  
  

• Первый этап: расчет веса брутто

Вес груза, отображаемый на весах, является весом брутто.

1 коробка x 960 кг равняется 960 кг.

Общий вес нашей коробки составляет 960 кг.

• Второй этап: расчет объема груза

Коробка имеет следующие размеры в сантиметрах: 120x100x180.

Размеры коробки 1,2 x 1 x 1,8 метра.

Объем ящика равен 1,2м х 1м х 1,8м, или 2,16 куб.м.

Общий объем груза равен 1 х 2,16 куб.м.

• Третий этап: расчет объемного веса груза

Чтобы рассчитать объемный вес автомобильной перевозки, умножьте объем груза на постоянную объемного веса.

При автомобильных грузовых перевозках 333 кг равняются одному кубическому метру.

Объемный вес автомобильной перевозки 333 кг на кубический метр.

Объемный вес равен сумме объема груза и объемного веса автомобильной перевозки.

Объемный вес: 2,16 м3 × 333 кг на м3 = 719,28 кг

• Четвертый этап: расчет оплачиваемого веса груза

При сравнении объемного веса груза с его весом брутто. Оплачиваемый вес нашего груза – это наибольшее число.

Наш груз весит 960 кг брутто.

Наш груз весит 7190,28 кг в пересчете на объем.

Объемный вес меньше веса брутто. После того, как мы рассчитаем оплачиваемый вес, фактический вес или вес брутто составит 960 кг.

Расчет оплачиваемого веса морского фрахта

The Final Word

Оплачиваемый вес предмета — это вес, используемый для расчета стоимости фрахта предмета. Оплачиваемый вес может отличаться от фактического веса товара в зависимости от используемого способа доставки. Вы можете связаться с DFreight, чтобы сделать все расчеты за вас и избавить вас от большого количества головной боли. Наши специалисты рассчитают для вас платный вес вашего груза и сделают любые дополнительные расчеты, чтобы предоставить вам необходимую цену в кратчайшие сроки.

Чем фактический вес отличается от оплачиваемого?

Вес брутто равен фактическому весу. Оплачиваемый вес, указанный в вашем счете-фактуре, представляет собой стоимость, которую перевозчик заплатил за перевозку вашего груза.