Вис — физическая величина, мера веса тела¶

Вис — физическая величина, численно равная модулю силы притяжения, с которой небесное тело (как правило, Земля) действует на данный объект, находящийся на его поверхности или в поле тяготения. Вис измеряется в ньютонах (Н) в Международной системе единиц (СИ) и является векторной величиной, направленной к центру масс притягивающего тела. В бытовой речи и в некоторых прикладных областях словом «вес» также обозначают массу тела, что формально неверно, однако устойчиво закрепилось в обиходе.

¶Определение и физический смысл

Вис тела — это сила, с которой тело давит на опору или натягивает подвес, уравновешивая силу тяготения (при отсутствии ускорения). Если тело покоится на горизонтальной поверхности, вес численно равен силе тяготения, но в отличие от неё является результатом электромагнитного взаимодействия атомов тела и опоры.

Основная формула:

P = m · g

где:

• P — вес (Н);
• m — масса тела (кг);
• g — ускорение свободного падения (м/с²).

На поверхности Земли g ≈ 9,81 м/с², поэтому вес тела массой 1 кг составляет примерно 9,81 Н. В физике различают истинный вес (при покое или равномерном движении) и кажущийся вес (при ускоренном движении, например в лифте или в маневрирующем самолёте).

¶Вес и масса

Масса и вес — не тождественные понятия. Масса — мера инертности тела и количества вещества в нём, не зависящая от места расположения. Вес зависит от значения g, которое меняется с широтой, высотой над уровнем моря и в других планетных системах. На экваторе g меньше, чем на полюсах, из-за вращения Земли и её сжатия, поэтому одно и то же тело на полюсе весит чуть больше, чем на экваторе. На Луне g ≈ 1,62 м/с², и вес тела там составляет примерно 1/6 земного.

¶Измерение веса

Вес измеряют с помощью весов. Основные типы:

• Рычажные весы — работают на принципе равновесия рычага; к ним относятся медицинские и бытовые напольные весы с гирями.
• Пружинные весы — измеряют деформацию пружины, пропорциональную весу тела (закон Гука).
• Электронные (цифровые) весы — используют тензодатчики, преобразующие деформацию в электрический сигнал.

В лабораторной практике для точных измерений применяют аналитические весы, работающие на принципе электромагнитной компенсации. В промышленности и торговле используют весы товарные и весы автомобильные (весовую сеть), а для взвешивания крупногабаритных грузов — весы платформенные.

¶Вес в разных средах и при ускорениях

При вертикальном ускорении лифта вес тела меняется: при разгоне вверх и торможении вниз — увеличивается (перегрузка), при разгоне вниз и торможении вверх — уменьшается. В состоянии свободного падения вес тела равен нулю — это состояние невесомости, наблюдаемое у космонавтов на орбите, где сила тяготения компенсируется центростремительным ускорением орбитального полёта.

В жидкости тело теряет часть веса на величину вытесненной жидкости (принцип Архимеда). Плавучесть тела определяется соотношением его средней плотности и плотности среды.

¶Единицы измерения и историческая справка

В системе СИ вес измеряется в ньютонах. В технической системе единиц использовался килограмм-сила (кгс), равная весу тела массой 1 кг при g = 9,81 м/с². В быту вес тела традиционно выражают в килограммах, фактически указывая массу.

Исторически первые весы — рычажные — появились в Древнем Египте и Месопотамии около 5000 лет назад. В XVI–XVII веках работы Галилея и Ньютона сформулировали количественные законы веса и свободного падения. В 1799 году во Франции был принят килограмм как эталон массы, а вес стал определяться через него.

¶Применение понятия

Понятие веса применяется в механике, строительстве (расчёт нагрузок на фундаменты и конструкции), транспорте (габаритно-весовые характеристики), медицине (контроль массы тела пациента), торговле и сельском хозяйстве. В космической технике различают вес стартовый (на старте), орбитальный и посадочный — эти величины критичны при проектировании ракет.

Источники:

• Савельев И. В. Курс общей физики. Том 1. Механика.
• Фрадкин Б. М. Справочник по физике.
• ГОСТ 8.061-80. Государственная система обеспечения единства измерений. Взвешивание. Термины и определения.
• Мещеряков Р. Г., Рожкова Л. Е. Физика: Справочник для поступающих в вузы.