Сила тяжести. Вес тела

На любое тело, расположенное вблизи поверхности Земли, действует сила тяготения, под влиянием которой и в согласии со вторым законом Ньютона тело начнет двигаться с ускорением свободного падения g. Таким образом, в системе отсчета, связана с Землей, на всякое тело массой т действует сила называемая силой тяжести.

Согласно фундаментальному физическому закону — обобщенному закону Галилея все тела в одном и том же поле тяготения падают с одинаковым ускорением. Следовательно, в данном месте Земли ускорение свободного падения одинаково для всех тел. Оно изменяется вблизи поверхности Земли с широтой в пределах от 9,780 м/с² на экваторе до 9,832 м/с² на полюсах. Это обусловлено суточным вращениемЗемливокруг своей оси, с одной стороны, и сплюснутостью Земли — с другой (экваториальный и полярный радиусыЗемли равны соответственно 6378 и 6357 км). Так как различие значений g невелико, ускорение свободного падения, которое используется при решении практических задач, принимается равным 9,81 м/с².

Если пренебречь суточным вращением Земли вокруг своей оси, то сила тяжести и сила гравитационного тяготения равны между собой:

, (4.2)

где М — масса Земли; R — расстояние между телом и центром Земли т.е. сила тяжести с удалением от поверхности Земли уменьшается.

В физике применяется также понятие веса тела. Весом тела называют силу, с которой тело вследствие тяготения к Земле действует на опору (или подвес), удерживающую тело от свободного падения. В общем случае вес тела определяется по формуле:

,(4.3)

где - ускорение, с которым движется опора (или подвес). Если опора (или подвес) покоится или движется прямолинейно и равномерно, т.е. = 0 и . Если тело свободно движется в поле тяготения по любой траектории и в любом направлении, то и , т. е. тело будет невесомым. Например, невесомыми являются тела, находящиеся в космических кораблях, свободно движущихся в космосе.