Единицы измерения веса

Определение

Вес тела ($overline{P}$) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес в результате притяжения тела к Земле.

Следовательно, как и для всякой силы, ньютон — единица измерения веса.

Основным законом классической динамики можно считать второй закон Ньютона. В состав его математического выражения входят две величины, которые невозможно выразить только при помощи кинематических параметров. Этими величинами являются сила ($overline{F}$) и масса ($m$). Данные величины равно значимы. Любую из них можно считать основной. Выбрав для единицы одной из них эталон, получают единицу для другой, используя основной закон динамики поступательного движения. Так можно получить две разные системы единиц, в одной из них (метрической) основными единицами служат единицы массы, а единицы силы считаются производными. Причиной выбора единиц массы как основным в первую очередь служит то, что для массы проще создать эталон.

Ньютон — единица измерения веса в Международной системе единиц

В настоящее время в физике в большем масштабе, чем остальные, используют Международную систему единиц (СИ) в которой ньютон — единица измерения веса, как разновидности силы. Один ньютон (1Н) — это сила, сообщающая телу, имеющему массу в 1 килограмм, ускорение равное 1 метру, деленному на секунду в квадрате в направлении действия силы:

[1Н=1кгcdot 1frac{м}{с^2}.]

Ньютон не является основной единицей в СИ. С такой единицей как ньютон используют кратные и дольные единицы силы, применяя стандартные приставки системы СИ, например: $1кН={10}^3Н;; 1нН={10}^{-9}Н;; 1МН={10}^6Н.$

И так, ньютон и $frac{кгcdot м}{с^2}.$ — единицы измерения веса, как силы в системе СИ.

Единицы измерения веса в других системах единиц

Иногда в физике применяют систему единиц, называемую СГС (сантиметр, грамм, секунда). В этой системе единица длины — сантиметр (см), единица массы — грамм (г), единица времени секунда (с). В системе СГС единицу веса, как и любой силы, называют дина (обозначение: дин). 1 дин — это сила, которая сообщает телу массой 1 г ускорение, равное 1$frac{см}{с^2}$. Дина в сравнении с ньютоном очень маленькая единица силы. Ньютон и дина соотносятся как:

[1Н={10}^5дин.]

При технических расчетах можно встретить еще одну единицу измерения веса, которую называют килограмм — сила (кгс). 1 кгс — это сила, с которой Земля действует на эталонную массу в один килограмм, притягивая ее.

[1Нapprox 0,10197162 кгс.]

В России килограмм-силу используют как внесистемную единицу измерения силы.

Получаем, дин, кгс — единицы измерения веса.

Примеры задач с решением

Пример 1

Задание. Каков вес тела массой $m=4$ кг (рис.1), если тело равномерно движется по дуге окружности $R=10 м;; v=2 frac{м}{с}$? Используя полученные формулы расчета веса тела, определите в каких единицах, измеряется вес тела.

Решение. Рассмотрим положение тела (рис.1), изобразим силы, действующие на тело, ускорение, с которым тело движется.

Вес тела равен по величине силе реакции опоры ($overline{N}$), но надо помнить, что вес тела приложен к опоре, сила $overline{N}$ к движущемуся телу. В соответствии с третьим законом Ньютона:

[overline{P}=-overline{N }left(1.1right).]

Запишем второй закон Ньютона для сил, действующих на движущееся тело:

[moverline{g}+overline{N}=moverline{a}left(1.2right).]

В проекции на ось Y уравнение (1.2) примет вид:

[Y: -mg+N=ma left(1.3right).]

Так как по условию тело движется равномерно по дуге окружности, то ускорение тела равно:

[a=frac{v^2}{R}left(1.4right).]

Выразим из (1.3) силу реакции опоры:

[N=mleft(frac{v^2}{R}+gright)left(1.5right).]

Получили:

[P=N=mleft(frac{v^2}{R}+gright).]

Выясним, какую размерность дает правая часть полученного выражения для веса тела:

[left[Pright]=left[mleft(frac{v^2}{R}+gright)right]=кгleft(frac{(м/{c)}^2}{м}+frac{м}{с^2}right)=кгfrac{м}{с^2}=Н.]

Проведем вычисления веса тела:

[=4left(frac{{10}^2}{2}+9,8right)=239,2 (Н).]

Ответ. }$P=239,2 $ Н

Пример 2

Задание. Каков вес тела массой $m=4$ кг (рис.3), если тело равномерно движется по дуге окружности $R=10 м;; v=5 frac{м}{с}$?

Решение. Рассмотрим положение тела (рис.3), изобразим силы, действующие на тело, ускорение, с которым тело движется (рис.4).

В соответствии с третьим законом Ньютона:

[overline{P}=-overline{N }left(2.1right).]

По второму закону Ньютона для сил, действующих на движущееся тело:

[moverline{g}+overline{N}=moverline{a}left(2.2right).]

В проекции на ось Y уравнение (2.2) примет вид:

[Y: -mg+N=-ma left(2.3right).]

При равномерном движении тела по окружности его ускорение равно:

[a=frac{v^2}{R}left(2.4right).]

Сила реакции опоры из (2.3) равна:

[N=mleft(g-frac{v^2}{R}right)left(2.5right).]

Имеем:

[P=N=mleft(g-frac{v^2}{R}right).]

Вычислим все тела:

[P=4left(9,8-frac{25}{10}right)=29,2 (Н).]

Ответ. $P=29,2 Н$

Читать дальше: единицы измерения времени.

—> —> 03.09.2019

Ранее многие меры сравнивались с массой зерна или семени разных культурных растений: ячменя, пшеницы, риса, проса, горчицы, бобовых. Часто для измерения веса использовались монеты: они имели одинаковую массу и всегда были под рукой.

В Древнем Вавилоне применяли следующие единицы веса: шекель, мина, талант. Иудеи переняли эту систему, позже ею стали пользоваться греки и римляне. Мина считалась основной мерой, в разных регионах она отличалась значениями. Например, мина в Вавилоне в один период соответствовала 640 граммам, позже — 978 гр.

В настоящее время по всему миру в качестве основной единицы измерения массы является килограмм, а грамм представляет собой дольную составляющую килограмма, равную 1/1000 кг. По определению, действовавшему до недавнего времени, «килограмм есть единица массы, равная массе международного прототипа килограмма».

Международная конференция по мерам и весам 20 мая 2019 года одобрила новое определение килограмма, основанное на фиксации численного значения постоянной Планка. Значение килограмма не изменяется, но существующий эталон более не будет определять килограмм, а станет очень точной гирькой с потенциальной погрешностью.

Таблица американской системы веса

Американцы всегда стремились отойти от консервативной Европы и создавали свои собственные измерительные единицы.

Согласно Английской системе единиц измерения, которая используется в Великобритании и США, основными весовыми мерами приняты следующие значения:

  1. Унция (ounce, oz).

  2. Фунт (pound).

  3. Стоун (stone) — используется в основном в США.

  4. Короткая тонна (short ton).

  5. Длинная тонна (long ton).

Американские меры веса

Метрическая система

Стоун

6,35 кг

Фунт (паунд)

453,59 г

Унция

28,349 г

Гран

64,79 мг

Драхма

1,77 г

Короткая тонна

0,907 т

Длинная тонна

1016 кг

1 центнер

45,3 кг

 

Китайские меры веса

Вплоть до конца 20-го века в Китае применялась рыночная система мер – Шичжи. Гонконг перешел на метрические единицы в 70-х годах прошлого века. Старые китайские единицы измерения и сегодня продолжают ограниченно использоваться в повседневной жизни.

Название меры

Метрическая система

Сы

0,5 мг

Хао

5 мг

Ли

50 мг

Фэнь

0,5 г

Цянь

5 г

Лян

50 г

Цзинь

500 г

Дань

50 кг

 

Русские меры веса

В современной России принято использовать традиционную метрическую систему измерений. Произошло это сравнительно недавно: положение было принято в 1918 году.

1 грамм

0,001 кг

1 килограмм

1000 гр

1 центнер

100 кг

1 тонна

1000 кг

 

Индийские меры веса

В Древней Индии контроль за мерами осуществлялся самим государством. Основные измерительные единицы приравнивались к мешочкам с золотом. Индусы одни из первых стали применять устройства со съемными гирями (римские весы).

Меры

Метрическая

Дам

20,96 гр

Танк

20,96 гр

Тола

12,05 гр

Маша

1,0042 гр

Вал

0,37 гр

Сорх

0,125 гр

 

Старинные меры веса

Современная метрическая система введена в России лишь в конце 19 века (1899г.). До этого применялась древнерусская система, введенная императорским указом в 1835 году. Вместо килограмма использовался фунт: он приравнивался 410 граммам.

Золотник

4,266 гр

Фунт

410 гр

Лот

12,79 гр

Восьмушка

50 гр

Пуд

16,3 кг

Батман

4,1 кг

Доля

0,044 г

Берковец

163,8 кг

Читайте также

Используемые источники:

  • https://www.webmath.ru/poleznoe/fizika/fizika_203_edinicy_izmerenija_vesa.php
  • https://dneproves.ua/blog/mery-vesa-mira