Gravitasi dan berat adalah dua konsep yang terlibat dalam teori fisika medan gravitasi. Kedua konsep ini sering disalahtafsirkan dan digunakan dalam konteks yang salah. Situasi ini diperburuk oleh fakta bahwa pada tingkat biasa, konsep massa (sifat materi) dan berat juga dianggap sebagai sesuatu yang identik. Itulah mengapa pemahaman yang tepat tentang gravitasi dan berat penting untuk ilmu pengetahuan. Seringkali kedua konsep yang hampir mirip ini digunakan secara bergantian. Artikel ini memberikan tinjauan umum tentang konsep-konsep dasar, manifestasinya, kasus-kasus khusus, persamaan dan, akhirnya, perbedaannya.
Analisis konsep dasar:
Gravitasi
Gaya yang diarahkan pada objek dari sisi planet Bumi atau dari sisi planet lain di Semesta (benda astronomis dalam arti luas) adalah gravitasi. Kekuatan adalah demonstrasi yang dapat diamati dari manifestasi gravitasi. Secara numerik diekspresikan oleh persamaan Serat = mg (g = 9,8 m / s2).
Gaya ini diterapkan pada setiap partikel mikro tubuh, pada tingkat makro ini berarti bahwa ia diterapkan pada pusat gravitasi tubuh, karena gaya yang bekerja pada setiap partikel secara terpisah dapat digantikan oleh resultan dari gaya-gaya ini. Kekuatan ini vektorial, selalu diarahkan menuju pusat massa planet ini. Di sisi lain, gaya dorong F dapat diekspresikan melalui gaya gravitasi antara dua benda, biasanya berbeda massa. Akan ada hubungan berbanding terbalik dengan interval antara objek yang berinteraksi kuadrat (sesuai dengan rumus Newton).
Dalam kasus benda di pesawat, itu akan menjadi celah antara tubuh dan pusat massa planet, yang merupakan jari-jarinya (R). Bergantung pada ketinggian benda di atas permukaan F, tegangan dan g bervariasi, karena kesenjangan antara benda-benda yang terhubung meningkat sesuai (R + h), di mana h menunjukkan ketinggian di atas permukaan. Ini mengikuti ketergantungan bahwa semakin tinggi objek berada di atas permukaan bumi, semakin rendah gravitasi dan semakin sedikit g.
Berat badan, karakteristik, perbandingan dengan gravitasi
Gaya yang digunakan tubuh pada penopang atau suspensi vertikal disebut bobot tubuh. (W). Ini adalah besaran arah vektor. Atom (atau molekul) tubuh diusir dari partikel-partikel basa, yang mengakibatkan deformasi parsial baik pendukung dan objek, kekuatan elastis muncul dan, dalam beberapa kasus, bentuk tubuh dan perubahan dukungan tidak signifikan pada tingkat makro. Ada kekuatan reaksi pendukung, paralel dengan permukaan tubuh, kekuatan elastis juga muncul sebagai respons terhadap reaksi pendukung - ini adalah berat. Vektor berat badan (W) secara berlawanan diarahkan mendukung gaya reaksi.
Kasus khusus, bagi mereka semua kesetaraan diamati W = m (g-a):
Dudukan stasioner dalam kasus objek di atas meja, atau bergerak secara seragam dengan kecepatan konstan (a = 0) Dalam hal ini, W = F.
Jika penyangga mempercepat ke bawah, maka tubuh berakselerasi ke bawah, maka W kurang dari bobot mati F dan beratnya sama sekali nol, jika percepatan sama dengan percepatan gravitasi (untuk g = a, W = 0) Dalam hal ini, manifestasi dari tanpa bobot hadir, dukungan bergerak dengan akselerasi g, dan oleh karena itu tidak akan ada tekanan dan deformasi yang berbeda dari gaya mekanik-kontak yang diterapkan secara eksternal. Gravitasi nol juga dapat dicapai dengan menempatkan tubuh pada titik netral antara dua massa gravitasi yang identik atau dengan memindahkan benda menjauh dari sumber gravitasi.
Medan gravitasi yang homogen secara inheren tidak dapat menyebabkan "tekanan" dalam tubuh, seperti halnya tubuh yang bergerak di bawah pengaruh F tidak akan merasakan percepatan gravitasi dan tetap menjadi benda tanpa berat badan, "bebas stres". Di dekat medan yang tidak seragam (objek astronomi raksasa), benda yang jatuh bebas akan merasakan berbagai gaya pasang surut pada dirinya sendiri dan fenomena tanpa bobot akan tidak ada karena berbagai bagian tubuh akan mempercepat dan mengubah bentuknya secara tidak merata..Dudukan dengan tubuh bergerak ke atas. Setara dengan semua gaya akan diarahkan ke atas, oleh karena itu, reaksi dukungan akan lebih besar dari tegangan F dan W lebih besar dari tegangan F dan kondisi ini disebut kelebihan beban. Multiplicity of overload (K) - berapa kali besarnya bobot lebih besar dari tarikan F. Nilai ini diperhitungkan, misalnya, selama penerbangan ke luar angkasa dan penerbangan militer, karena terutama di daerah ini kecepatan yang signifikan dapat dicapai..
Kelebihan meningkatkan beban pada organ manusia, terutama sistem muskuloskeletal dan jantung yang paling banyak dimuat, karena peningkatan berat darah dan organ internal. Kelebihan beban juga merupakan kuantitas yang diarahkan dan konsentrasinya dalam arah tertentu untuk tubuh harus diperhitungkan (darah mengalir deras ke kaki atau kepala, dll.) Kelebihan muatan yang diizinkan hingga nilai K tidak lebih dari sepuluh.
Perbedaan utama
- Kekuatan-kekuatan ini diterapkan pada "area" yang tidak merata. Berat diterapkan pada pusat gravitasi objek, dan berat diterapkan pada pendukung atau suspensi.
- Perbedaannya juga terletak pada esensi fisik: gravitasi adalah gaya gravitasi, sementara berat badan memiliki sifat elektromagnetik. Faktanya, benda yang tidak mengalami deformasi dari gaya luar berada dalam gravitasi nol.
- Tarik dan W dapat berbeda baik dalam nilai kuantitatif dan dalam arah, jika percepatan tubuh tidak sama dengan nol, maka tubuh lebih besar atau lebih kecil dari gravitasi, seperti dalam kasus di atas (jika percepatan diarahkan pada suatu sudut, maka W diarahkan ke percepatan).
- Berat badan dan gravitasi di kutub planet dan ekuator. Di kutub, benda yang berbaring di permukaan bergerak dengan akselerasi a = 0, karena terletak pada sumbu rotasi, oleh karena itu, tegangan F dan W akan bertepatan. Di khatulistiwa, dengan mempertimbangkan perputaran dari barat ke timur, akselerasi sentripetal muncul dalam tubuh dan, menurut hukum Newton, fokus semua kekuatan akan diarahkan ke pusat planet, menuju percepatan. Berbeda dengan gaya gravitasi, gaya reaksi pendukung juga akan diarahkan ke pusat bumi, tetapi akan lebih kecil dari berat F dan berat badan karenanya akan lebih kecil dari berat F.
Kesimpulan
Pada abad ke-20, konsep ruang dan waktu absolut ditantang. Pendekatan relativistik menempatkan tidak hanya semua pengamat, tetapi juga perpindahan atau percepatan, pada basis relatif yang sama. Ini menyebabkan kebingungan tentang apa yang dimaksud dengan gravitasi dan berat. Skala dalam lift yang berakselerasi, misalnya, tidak dapat dibedakan dari skala dalam medan gravitasi.
Gaya gravitasi dan berat karenanya menjadi sangat tergantung pada tindakan pengamatan dan pengamat. Ini menyebabkan penolakan terhadap konsep tersebut, karena berlebihan dalam disiplin ilmu dasar, seperti fisika dan kimia. Namun, kinerja tetap penting dalam pengajaran fisika. Ketidakjelasan dari relativitas yang diperkenalkan, dimulai pada 1960-an, menyebabkan diskusi tentang bagaimana menentukan berat dengan memilih antara definisi nominal: gaya akibat aksi gravitasi atau definisi operasional yang ditentukan langsung oleh tindakan penimbangan.
