§ 55. Вес тела.
Сила, с которой
тело, находящееся под действием силы тяжести, действует на подставку или
подвес, называется весом тела. В частности, если тело подвешено к
динамометру, то оно действует на динамометр с силой своего веса. По третьему
закону Ньютона динамометр действует на тело с такой же силой. Если при этом
динамометр и подвешенное к нему тело покоятся относительно Земли, то, значит,
сумма сил, действующих на тело, равна нулю, так что вес тела равен силе
притяжения тела Землей. Таким образом, подвешивая тело к неподвижному
динамометру, мы можем определить вес тела и равную ему силу притяжения, тела
Землей. Поэтому динамометры нередко называют пружинными весами.
Вес
возникает в результате притяжения Земли, но он может отличаться от силы
притяжения Земли. Прежде всего, это может быть в тех случаях, когда кроме Земли
и подвеса на данное тело действуют какие-либо другие тела. Так, если тело,
подвешенное к весам, погружено в воду, то оно будет действовать на подвес со
значительно меньшей силой, чем сила притяжения Земли. Эти случаи будут
рассмотрены позднее (гл. VII), а сейчас рассмотрим, как изменяется вес тела в
зависимости от ускорения, с которым движется само тело и подвес.
Рис. 76. Вес гири в начале опускания руки (б)
меньше, а в момент остановки (в) больше, чем вес при неподвижном динамометре (а). Стрелки показывают направления
ускорений
Подвесим гирю к
динамометру и отметим его показание, пока динамометр и гиря покоятся; затем
опустим быстро руку с динамометром и гирей и снова остановим руку. Мы увидим,
что в начале движения, когда ускорение динамометра и гири направлено вниз,
показание динамометра меньше, а в конце движения, когда ускорение
динамометра и гири направлено вверх, больше, чем при неподвижном динамометре
(рис. 76). Объяснение этому дает второй закон Ньютона. Если гиря, подвешенная к динамометру,
остается в покое, значит, сила упругости пружины динамометра, направленная
вверх, уравновешивает действующую на гирю силу тяжести, направленную вниз, так
что вес гири равен силе тяжести. Но если гиря движется с ускорением, направленным
вниз, это значит, что пружина динамометра действует с меньшей силой, чем
требуется для равновесия, т. е. меньшей, чем сила тяжести; поэтому вес гири
оказывается меньшим, чем при покоящихся динамометре и гире. Наоборот, если
тело движется с ускорением, направленным вверх, это значит, что пружина динамометра
действует на гирю с силой большей, чем сила тяжести; поэтому вес гири будет
больше, чем при покоящихся динамометре и гире.
Таким
образом, хотя сила тяжести не зависит от того, обладают ли весы и взвешиваемое
тело ускорением относительно Земли, но вес тела оказывается зависящим от ускорения
тела и весов. Поэтому при взвешивании на весах всегда необходимо учитывать,
покоятся весы и взвешиваемое тело или имеют ускорение.
Хотя
для покоящегося тела вес равен силе тяжести, эти две силы нужно четко различать:
сила тяжести приложена к самому телу, притягиваемому Землей, а
вес тела — к подвесу (или подставке).
Рис. 77. Сравнение веса тела и веса гирь-эталонов на
рычажных весах
Кроме взвешивания
тела, на пружинных весах можно применить другой способ взвешивания. Он состоит
в непосредственном сравнении веса гирь и веса тела на равноплечем рычаге (рычажные
весы, рис. 77).
Равноплечий рычаг оказывается в равновесии, если на оба конца его действуют
одинаковые силы. Поэтому, если к концам равноплечего рычага подвесить с одной
стороны взвешиваемое тело, а с другой — гири-эталоны, подобранные так, чтобы
рычаг был в равновесии, то вес тела будет равен суммарному весу гирь.
Рычажные
весы позволяют взвешивать тела с гораздо большей точностью, чем обычные
пружинные весы. Наиболее точные рычажные весы позволяют производить взвешивание
тел с точностью до 
измеряемой величины.
Широко
распространены также весы с неравноплечим рычагом (например, десятичные весы).
Вес тела равен весу гирь, уравновешивающих его на этих весах, умноженному на
отношение плеч рычага (у десятичных весов — на 10). На таких весах можно
взвешивать большие грузы при помощи относительно малых гирь.
55.1. Станьте на
площадку десятичных весов и уравновесьте свой вес гирями. Затем быстро
присядьте на корточки. Объясните происходящие при этом изменения показаний
весов.
55.2. Будет ли
изменяться показание динамометра с подвешенной гирей, если двигать руку с
динамометром равномерно вниз?
