Svarīgi!
Atceries! Masa un svars nav viens un tas pats!
Piemērs:
Ābolam ir lielāka masa nekā ābola sēkliņai, jo ābolā ir vairāk atomu nekā ābola sēkliņā. Uz Mēness ķermeņa svars ir apmēram \(6\) reizes mazāks nekā uz Zemes, jo uz Mēness ir apmēram \(6\) reizes vājāks gravitācijas lauks un mazāks brīvās krišanas paātrinājums nekā uz Zemes.
Ķermeņa svaru (miera stāvoklī) aprēķina sareizinot ķermeņa masu ar brīvās krišanas paātrinājumu:
, kur:
\(P\) - ķermeņa svars, \(N\);
\(m\) - ķermeņa masa, \(kg\);
\(g\) - brīvās krišanas paātrinājums, .
Šāds svars piemīt ķermenim, piemēram, ja ķermenis atrodas miera stāvoklī vai kustas vienmērīgā kustībā. Tādā gadījumā ķermeņa svars ir vienāds ar smaguma spēku .
Svarīgi!
Ja ķermenis kustas paātrināti vertikālā virzienā, tad rodas ķermeņa svara izmaiņas.
Vislabāk to ir iespējas izjust dazādās atrakcijās, piemēram, amerikāņu kalniņos vai liftos, kuri strauji uzsāk kustību un strauji bremzē.
Svara palielināšanās piemēri:
- Kad lifts strauji uzsāk kustību uz augšu, tad liftā esošie cilvēki izjūt kā viņus "iespiež" grīdā.
- Kad lifts strauji samazina ātrumu kustībā uz leju, tad liftā esošie cilvēki inerces dēļ vairāk "piespiežas" lifta grīdai.
- Kad amerikāņu kalniņos brauc cauri zemākajam kalnu punktam, tad braucēji izjūt kā viņus "iespiež" sēdeklī.
Svara samazināšanās piemēri:
- Kad ātri brauc ar divriteni pāri nelielam pauguram, tad braucējs paugura virsotnē izjūt viegluma sajūtu.
- Kad lifts strauji uzsāk kustību uz leju, tad liftā esošie cilvēki izjūt kā samazinās viņu spiediens uz grīdu un rodas brīvā kritiena sajūta.
- Kad amerikāņu kalniņos brauc cauri augstākajam kalnu punktam, tad braucēji izjūt kā viņus "uzmet" gaisā.
- Kad šūpolēs uzšūpojas līdz augstākajam punktam, tad izjūt kā ķermenis īsu brīdi "karājas" gaisā.
Svara izmaiņa ir saistīta ar inerci, kad ķermenis tiecas saglabāt savu sākotnējo kustību. Tādēļ svara izmaiņa ir vienmēr pretēja kustības paātrinājumam. Kad kustības paātrinājums ir vērsts uz augšu, tad ķermeņa svars palielinās. Bet, ja kustības paātrinājums ir vērsts uz leju, tad svars ir pamazināts.
Attēlā ar zilajām bultiņām ir attēlots kustības paātrinājums:
1. Ja lifts ir nekustīgs vai vienmērīgi kustas, tad paātrinājums ir vienāds ar nulli. Šajā gadījumā cilvēka svars ir normāls un vienāds ar smaguma spēku un to aprēķina šādi
2. Ja lifts kustas paātrināti uz augšu vai samazina savu ātrumu kustībā uz leju, tad paātrinājums ir vērsts uz augšu. Šajā gadījumā cilvēka svars palielinās un to aprēķina šādi
3. Ja lifts kustas paātrināti uz leju vai samazina savu ātrumu kustībā uz augšu, tad paātrinājums ir vērsts uz leju. šajā gadījumā cilvēka svars samazinās un to aprēķina šādi
4. Ja cilvēks atrodas objektā, kurš brīvi krīt, tad kustības paātrinājums ir vērsts uz lēju un ir vienāds ar brīvās krišanas paātrinājumu \(a = g\). Šajā gadījumā cilvēka svars ir vienāds ar nulli
Piemērs:
Cilvēka masa ir \(80\) \(kg\). Cilvēks iekāpj liftā, lai brauktu uz augšu. Lifta kustības paātrinājums ir \(7\) . Katrs kustības posms ar mērījumiem ir apskatāms attēlos zemāk:
1. Lifts stāv uz vietas un cilvēka svars ir:
2. Lifts uzsāk kustību uz augšu ar paātrinājumu \(7\) un cilvēka svars palielinās:
3. Lifts ir uzņēmis ātrumu un brauc vienmērīgi un cilvēka svars ir:
4. Lifts bremzē kustībā uz augšu ar paātrinājumu \(7\) un cilvēka svars samazinās:
5. Lifts ir pilnībā apstājies un cilvēka svars ir:
Piemērs:
Bezsvara stāvoklis ir sastopams situācijās, kad cilvēks atrodas kādā objektā, kurš atrodas brīvā kritienā. Ir speciālas lidmašīnas, kuras ir paredzētas bezsvara stāvokļa radīšanai. Tās uzlido noteiktā augstumā un pēc tam brīvi krīt apmēram \(30\) sekundes. Brīvā kritiena laikā lidmašīnā esošie cilvēki izjūt bezsvara stāvokli. Šādu situāciju ir iespējams apskatīt šajā video:
Bezsvara stāvokli izjūt kosmonauti orbitālajā kosmiskajā stacijā, jo tā atrodas brīvā kritienā attiecībā pret Zemi. Orbitālā kosmiskā stacija nepārtraukti cenšas nokrist uz Zemi, bet tās kustības ātrums tik liels, ka tā vienmēr aizkrīt garām Zemei. Visi Zemes orbītā esošie ķermeņi atrodas brīvā kritienā, bet to kustības ātrums ir vienāds ar pirmo kosmisko ātrumu (\(7,91\) \(km/s\)), tādēļ tie nevar nokrist uz Zemi.