§ 2. Тяжелая масса тел

Термин «материальный»

До сих пор, употребляя термин «материальный», мы не давали ему определения. В механике под материальным объектом понимается такой объект, который подвержен действию гравитационных силь Следовательно, когда говорим о материальном теле, то подразумеваем при этом, что на него действует совокупность притяжения со стороны всех других материальных тел и что оно в свою очередь притягивает все остальные материальные тела. Однако в подавляющем большинстве практических задач механики силами взаимного притяжения между некосмическими телами пренебрегают из-за исключительной их малости. В условиях Земли единственная гравитационная сила, принимаемая во внимание — это сила притяжения данного тела Землей. В редких случаях приходится учитывать силы притяжепия Солнцем и Луной.

Вес тела

Сила, с которой материальное тело, находящееся вблизи земной поверхности, притягивается Землей, называется весом тела или силой тяжести и обозначается Одно и то же тело в дайной точке Земли имеет всегда один и тот же вес. Вес нескольких тел представляет собой сумму весов этих тел. Вес части тела меньше веса всего тела. Таким образом, вес зависит от количества вещества в теле. Но вес тела не является величиной, характеризующей только это тело. Именно, экспериментально было установлено, что вес одного и того же тела, измеренный на различных широтах Земли, различен.

Опыты со свободно падающими телами вблизи поверхности Земли

Еще в знаменитых опытах Галилея, проводимых им со свободно падающими телами, было доказано, что все тела, независимо от их веса, падают в безвоздушном пространстве на Землю с одним и тем же ускорением, если высота их падения на Землю пренебрежимо мала по сравнению с радиусом Земли. Однако это ускорение, которое обозначается буквой меняется, хотя и незначительно с изменением широты места измерения по закону:

Например, на экваторе а вблизи полюса

Тяжелая масса тела

Сопоставление изменения веса тела и его ускорения в зависимости от широты места показало, что вес меняется пропорционально ускорению. Таким образом, отношение обозначаемое через остается постоянным для данного тела:

где — называется тяжелой массой тела. Тяжелая масса тела характеризует гравитационные свойства тела.

Тяжелая масса так же как и сила, является начальным понятием механики, полученным из опыта.

Сила и масса являются фундаментальными понятиями кинетики. Благодаря этому они называются иногда кинетическими или динамическими величинами.

Система единиц

Единицу измерения произвольно можно выбрать только для силы или для массы, так как они связаны между собой ускорением размерность которой установлена.

В настоящее время принята Международная система единиц или система СИ. В качестве основных единиц в этой системе принято для измерения длины — метр для измерения времени — секунда (сек), для измерения массы — килограмм (кг). В качестве единицы силы принята сила, сообщающая телу с постоянной массой в 1 кг ускорение в Эта единица называется ньютон

Ранее единицей силы принимали силу, с которой Земля притягивает дистиллированной воды на уровне моря при 4° С на широте 45°. Эта единица называется килограммом силы и обозначается или

Система единиц, в которой длина измеряется в метрах сила в килограммах или и время в секундах (сек), называется технической системой единиц. Все остальные механические единицы являются их производными. Так, например, размерность массы тела в этой системе равна:

Так как вес тела, как указывалось, изменяется при изменении широты места, то эталоны также будут обладать непостоянством веса, что создает известные неудобства при использовании технической системы единиц при изучении ряда вопросов. Поэтому наряду с технической системой единиц ранее применялась так называемая абсолютная система единиц, в которой в качестве основной принята единица массы Под последней понимается масса воды на уровне моря при температуре 4° С на широте 45°. Кроме того, в абсолютной системе единиц за единицу длины принят 1 см и за единицу времени 1 сек.

В абсолютной системе единиц сила имеет размерность:

Сила, которая действует на массы, вызывает ускорение, равное называется диной (дин).