Trzecia zasada dynamiki Newtona i siła ciężkości

W tej części skupimy się na fundamentalnej zasadzie fizyki - trzeciej zasadzie dynamiki Newtona oraz na pojęciu siły ciężkości.

Definition: Trzecia zasada dynamiki Newtona stwierdza, że oddziaływanie między ciałami jest zawsze wzajemne.

Oznacza to, że jeśli ciało A działa na ciało B z pewną siłą, to ciało B działa na ciało A z siłą o tej samej wartości, ale przeciwnym zwrocie. Jest to kluczowa koncepcja w zrozumieniu interakcji między obiektami w fizyce.

Example: Gdy stoisz na podłodze, naciskasz na nią z pewną siłą, a podłoga oddziałuje na ciebie z taką samą siłą, ale skierowaną w górę. To właśnie przykład 3 zasady dynamiki z życia codziennego.

Kolejnym ważnym pojęciem jest siła ciężkości, często nazywana po prostu ciężarem.

Definition: Siła ciężkości (ciężar) to siła, z jaką Ziemia przyciąga dane ciało o określonej masie.

Wzór na siłę ciężkości jest następujący:

Fg = m · g

gdzie:

• Fg - siła ciężkości [N] (niuton)
• m - masa ciała [kg] (kilogram)
• g - przyspieszenie grawitacyjne na Ziemi [m/s²] (metr na sekundę kwadrat)

Highlight: Na powierzchni Ziemi przyjmuje się, że g ≈ 10 m/s².

Zrozumienie koncepcji siły ciężkości jest kluczowe dla rozwiązywania wielu zadań z fizyki, szczególnie tych związanych z ruchem ciał na Ziemi i w jej pobliżu. Jak obliczyć ciężar znając masę? Wystarczy pomnożyć masę przez przyspieszenie grawitacyjne, korzystając z powyższego wzoru.

Różnice między masą a ciężarem

W fizyce często spotykamy się z pojęciami masy i ciężaru, które, choć powiązane, mają odmienne znaczenie i właściwości. Zrozumienie różnic między nimi jest kluczowe dla prawidłowego rozwiązywania zadań i interpretacji zjawisk fizycznych.

Definition: Masa to miara ilości substancji w ciele, natomiast ciężar (siła ciężkości) to siła, z jaką Ziemia przyciąga dane ciało.

Oto kluczowe różnice:

1. Symbol:

   • Masa: m
   • Siła ciężkości: Fg (Fe) lub Q

2. Jednostka:

   • Masa: kg (kilogram)
   • Siła ciężkości: N (niuton)

3. Przyrząd pomiarowy:

   • Masa: waga
   • Siła ciężkości: siłomierz

4. Wzór:

   • Masa: m = d · V (gdzie d to gęstość, a V to objętość)
   • Siła ciężkości: Fg = m · g

5. Zmienność:

   • Masa: jest wielkością niezmienną, niezależną od położenia geograficznego
   • Siła ciężkości: zmienia się wraz ze zmianą położenia geograficznego (np. na różnych wysokościach czy szerokościach geograficznych)

Highlight: Masa a ciężar to dwa różne pojęcia w fizyce. Masa jest cechą podstawową ciała, podczas gdy ciężar jest siłą wynikającą z oddziaływania grawitacyjnego.

Example: Astronauta o masie 70 kg na Ziemi waży około 700 N. Na Księżycu jego masa nadal wynosi 70 kg, ale ciężar zmniejszy się do około 116 N ze względu na mniejsze przyspieszenie grawitacyjne.

Zrozumienie tych różnic jest kluczowe dla prawidłowego rozwiązywania zadań z fizyki klasy 7 i dalszych etapów edukacji, szczególnie w kontekście mechaniki i grawitacji.