Номер 6, страница 273 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Вопросы. Параграф 3.17. Примеры решения задач. Глава 3. Силы в механике. Динамика - номер 6, страница 273.

Условие.

6. Напишите критическую статью «Вес или масса?».

Решение.

В повседневной жизни мы часто используем слова «вес» и «масса» как синонимы. Мы говорим «мой вес 70 килограммов» или «взвесьте мне килограмм яблок». Однако с точки зрения физики это грубая ошибка. Масса и вес — это две совершенно разные физические величины, и понимание их различий имеет фундаментальное значение для правильного восприятия мира. Давайте разберемся, в чем же заключается путаница и как ее избежать.

Масса — это одна из фундаментальных характеристик материи. Она является мерой инертности тела, то есть его способности сопротивляться изменению своего состояния движения под действием силы. Чем больше масса тела, тем сложнее его разогнать или остановить. Масса также определяет гравитационное взаимодействие тел — чем больше массы у тел, тем сильнее они притягиваются друг к другу. Масса является скалярной величиной, то есть у нее есть только численное значение, но нет направления. В Международной системе единиц (СИ) масса измеряется в килограммах (кг). Важнейшее свойство массы — она инвариантна, то есть не зависит от местоположения тела. Килограмм железа будет иметь массу в один килограмм и на Земле, и на Луне, и в открытом космосе, вдали от всех планет и звезд.

Вес, в отличие от массы, — это сила. Конкретно, это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие гравитационного притяжения к планете (или другому крупному небесному телу). Вес — это векторная величина, то есть она имеет не только численное значение (модуль), но и направление. Вес всегда направлен вертикально вниз, к центру гравитационного тела. В системе СИ вес, как и любая другая сила, измеряется в ньютонах (Н). Вес тела напрямую зависит от его массы и от ускорения свободного падения $g$ в данном месте. Он рассчитывается по формуле: $P = m \cdot g$, где $P$ — вес, $m$ — масса, а $g$ — ускорение свободного падения. Поскольку значение $g$ разное на разных планетах (на Луне оно примерно в 6 раз меньше, чем на Земле), то и вес одного и того же тела будет разным. Например, человек с массой 70 кг на Земле будет иметь вес примерно $P = 70 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ м/с}^2 \approx 686 \text{ Н}$, а на Луне его вес составит всего около 114 Н. Более того, в состоянии невесомости (например, на борту МКС) вес тела равен нулю, хотя его масса остается неизменной.

Подведем итог и четко разграничим эти понятия. Во-первых, по своей сути: масса — это мера инертности тела, а вес — это сила. Во-вторых, по типу величины: масса является скалярной (имеет только величину), а вес — векторной (имеет величину и направление). В-третьих, по единицам измерения: масса измеряется в килограммах (кг), а вес — в ньютонах (Н). В-четвертых, по постоянству: масса тела неизменна, где бы оно ни находилось, а вес зависит от местоположения, то есть от локального ускорения свободного падения. Наконец, их измеряют разными приборами: массу — рычажными весами (сравнением с эталоном), а вес — пружинными весами или динамометром.

Откуда же возникла эта повсеместная путаница? Причина кроется в том, что в условиях Земли, где мы живем, ускорение свободного падения $g$ меняется незначительно. Поэтому вес тела практически прямо пропорционален его массе. Бытовые весы, на которые мы встаем, на самом деле измеряют силу (наш вес), но их шкала откалибрована так, чтобы показывать результат сразу в килограммах массы. Это удобно для повседневного использования, но создает неверное представление о физической природе измеряемой величины. Когда мы говорим «взвесить», мы подразумеваем «измерить массу», хотя сам прибор (пружинные весы) реагирует именно на вес.

Таким образом, хотя в быту смешение понятий «вес» и «масса» простительно, в науке, технике и образовании их необходимо строго различать. Масса — это неотъемлемое свойство самого тела, а вес — это результат взаимодействия этого тела с гравитационным полем. Понимание этой разницы — ключ к освоению основ механики и более глубокому пониманию устройства Вселенной. Запомните: масса измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах. И в следующий раз, вставая на весы, вы будете знать, что они измеряют силу вашего притяжения к Земле, а не «количество килограммов» в вашем теле, хотя и показывают именно их.