Вес тела. Ускорение свободного падения

Введение сил инерции упрощает и делает более наглядным, решение большинства задач о движении тел в неинерциальных системах отсчета, например, о весе тела и ускорении свободного падения.

Силой тяжести называется сила, с которой тело притягивается к Земле.

Вес тела равен силе, с которой неподвижное относительно Земли и находящееся в пустоте тело давит на горизонтальную опору или растягивает пружину за счет притяжения к Земле. То есть вес тела равен силе тяжести.

Однако, Земля имеет суточное вращения и поэтому, на тело m, лежащее на земной поверхности, кроме силы F, направленной по радиусу R к центру Земли, действует центробежная сила инерции F_ци, направленная по линии продолжения радиуса r от оси вращения Земли (рис. 8).

Центростремительная сила инерции имеет две составляющие F″_ци – уравновешивающей силы трения и F′_ци – противодействующей силе тяготения.

Вес тела Р выразится

,

где φ – географическая широта нахождения тела.

Учитывая формулы и получим

,

Рис.8

где m – масса тела, M – масса Земли, ω=7,3*10^-5с^-1 – угловая скорость суточного вращения Земли.

Так как , имеем

. (18)

Отсюда следует, что вес тела уменьшается от полюса к экватору.

На полюсе

,

а на экваторе

.

Поскольку ускорение свободного падения , то

.

Уменьшение g от полюса к экватору незначительно (0,5%).

С помощью сил инерции можно объяснить состояние невесомости, то есть тело не создает давления на опоры и не испытывает деформации.

Состояние невесомости имеет место, когда на тело действует только сила тяготения, то есть когда тело свободно движется в поле тяготения или когда на него не действуют никакие силы.