1. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Невесомость. Факторы, влияющие на точность взвешивания весов.

Закон всемирного тяготения записывается в такой форме и читается так: «Все тела во вселенной притягиваются друг к другу с силой прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними», где F - cила всемирного тяготения, которую ввёл в физику Исаак Ньютон. Использовав наблюдения за движением небесных тел (в особенности Луны), он доказал, что данная сила должна в равной мере зависеть от масс обоих взаимодействующих тел и быть обратно пропорциональна квадрату расстояния.

Коэффициент G – гравитационная постоянная, G = 6,67·10^-11 Н_*м²/кг². Как видим, эта величина мала, что показывает малость гравитационных сил.

Сила тяготения проявляется на Земле в виде силы тяжести – силы, с которой все тела притягиваются к Земле. Вблизи поверхности Земли все тела падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения  g. Силу тяжести можно записывать как ,где g – ускорение свободного падения. g ≈ 9.8 м/с².

Вес тела – это сила, с которой тело в состоянии покоя действует на подвес или опору, вследствие гравитационного притяжения к Земле.

Вес и сила тяжести равны друг другу, но приложены к разным точкам: вес к подвесу или опоре, сила тяжести – к самому телу. Формула веса тела Р=mg, Р=F Это равенство справедливо, если подвес (опора) и тело покоятся относительно Земли (или двигаются равномерно, прямолинейно). Если имеет место движение с ускорением, то справедливо соотношение ^Р

Вес тела может быть больше или меньше силы тяжести: если  g  и  a  направлены в одну сторону (тело движется вниз или падает c ускорением), то  P < mg, и если наоборот, то  P > mg. Увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением, называют перегрузкой. Перегрузки испытывают летчики – испытатели. Если же тело движется с ускорением  a = g (свободное падение), то  P = 0 – т.е. наступает состояние невесомости. Т.е. тело находится в невесомости, если его падение происходит в среде без сопротивления этой среды (в вакууме, в космосе)

Весы являются измерительным инструментом и предназначены для измерения веса. Единицей измерения веса является ньютон (Н), но единицей измерения веса на весах является килограмм, а также его производные грамм, миллиграмм, так как на весах измеряется масса тела, единицей измерения которой является килограмм.

Современные весы представляют собою сложные электронно-механические системы.

На результат взвешивания влияют факторы, связанные с местоположением весов: географическая широта и долгота, высота над уровнем моря. Чувствительные весы отметят изменение веса образца даже при перемещении весов с одного этажа здания на другой.

Электронные весы также чувствительны к изменению окружающей температуры. Температура в лаборатории может значительно меняться в течение рабочего дня, особенно летом, что может сказаться на точности взвешивания.

При использовании весов высокоточных, таких как электронные весы, на точность измерения веса также влияют такие факторы, как

• Трение между движущимися частями механизма весов

• Пыль, осевшая на поддон весов

• Механические дефекты деталей (например, из-за резких перепадов температуры)

• На результаты взвешивания может повлиять гравитационное поле Земли

• Электронные устройства, расположенные в непосредственной близости от весов, могут излучать электромагнитные поля, которые также влияют на показания весов

• Испарение воды с теплых предметов

• Весы находятся не на твердой поверхности

• Вибрации и сейсмические волнения

Для устранения ошибок, связанных с этими факторами, весы калибруют гирей соответствующей точности. Калибровку необходимо производить после переноса весов в другое место или корректировки уровня. Некоторые весы оснащены встроенной калибровочной гирей, что очень удобно, так как не требуется дополнительного места для ее хранения. Кроме того, встроенная гиря не нуждается в ежегодной поверке. Весы автоматически калибруются при включении в сеть и сразу настраиваются на новое место.