Trong môn Vật Lý, trọng lượng cũng là một trong những kiến thức khá quan trọng được sử dụng khá nhiều trong quá trình làm bài tập. Do đó, các bạn học sinh cần nắm chắc lý thuyết về trọng lượng là gì, có mấy loại trọng lượng và công thức tính trọng lượng thì mới có thể làm được bài tập chính xác
Trọng lượng là gì?
Trọng lượng của một vật là độ lớn của trọng lực tác dụng lên vật đó.
Trọng lượng của một vật phụ thuộc vào vị trí của vật trên Trái Đất hay nói cách khác phụ thuộc vào gia tốc rơi tự do. Gia tốc rơi tự do phụ thuộc vào độ cao h so với mặt đất. Càng lên cao, trọng lượng của vật càng giảm do gia tốc rơi tự do giảm còn khối lượng của vật không thay đổi theo vị trí đặt vật.
Trong toán học trọng lượng được ký hiệu là W còn trong vật lý trọng lượng được ký hiệu là P. Đơn vị tính của trọng lượng là niutơn (N).
Trọng lượng có mấy loại?
Hiện nay, trọng lượng có rất nhiều loại nhưng tựu chung lại có thể phân chia thành 3 nhóm chính là: chất rắn, chất lỏng và chất khí
1. Trọng lượng của chất rắn
Trọng lượng của một vật rắn là lực hấp dẫn của Trái Đất đối với vật đó, được tính bằng khối lượng của vật đó nhân với gia tốc trọng trường. Để tính toán trọng lượng của một vật rắn, ta cần biết khối lượng của vật đó và gia tốc trọng trường tại vị trí của nó
2. Trọng lượng của chất lỏng
Trọng lượng của một chất lỏng được xác định bởi khối lượng của chất lỏng đó và lực hấp dẫn giữa Trái Đất và chất lỏng. Khối lượng của một chất lỏng cũng như các chất khác, được đo bằng đơn vị kg hoặc g.
Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và chất lỏng được tính dựa trên thể tích của chất lỏng, mật độ của chất lỏng và gia tốc trọng trường tại vị trí của nó. Mật độ của chất lỏng thường được đo bằng đơn vị kg/m³. Gia tốc trọng trường trên bề mặt Trái Đất thường được xem là gần bằng 9.8 m/s². Do đó, chất lỏng có thể được tính bằng công thức sau:
Trọng lượng chất lỏng = Khối lượng x Mật độ x Gia tốc trọng trường
Trong đó:
- Trọng lượng chất lỏng là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và chất lỏng (N).
- Khối lượng là khối lượng của chất lỏng (kg hoặc g).
- Mật độ là mật độ của chất lỏng (kg/m³).
- Gia tốc trọng trường là gia tốc trọng trường tại vị trí cụ thể (m/s²).
3. Trọng lượng của chất khí
Trọng lượng của một chất khí được xác định bởi khối lượng của chất khí đó và lực hấp dẫn giữa Trái Đất và chất khí. Tuy nhiên, chất khí thường rất khó đo trực tiếp vì chúng không có hình dạng cố định và không thể đặt trên cân để đo. ối với một chất khí, khối lượng được đo bằng đơn vị kg hoặc g.
Lực hấp dẫn giữa Trái Đất và chất khí được tính dựa trên khối lượng riêng của chất khí và gia tốc trọng trường tại vị trí của nó. Khối lượng riêng của chất khí thường được đo bằng đơn vị kg/m³
Vì chất khí có tính linh hoạt cao, nhiệt độ và áp suất thường thay đổi, do đó công thức để tính trọng lượng của một chất khí khá phức tạp. Nói chung, chất khí sẽ được tính dựa trên công thức:
Trọng lượng chất khí = Thể tích x Khối lượng riêng x Gia tốc trọng trường
Trong đó:
- Thể tích được đo bằng đơn vị m³ hoặc lít.
- Khối lượng riêng của chất khí được đo bằng đơn vị kg/m³.
- Gia tốc trọng trường thường xem là gần bằng 9.8 m/s² trên bề mặt Trái Đất.
Tham khảo thêm: Lực đàn hồi là gì? Công thức tính lực đàn hồi của lò xo ( Định luật Húc)
Ứng dụng của trọng lượng trong cuộc sống
- Tính khối lượng cân nặng của các vật: Đây là đơn vị được sử dụng để xác định khối lượng của các vật, từ đó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất của chúng.
- Thiết kế các cấu trúc và công trình: Nó được sử dụng để tính toán tải trọng của các cấu trúc và công trình, từ đó giúp kỹ sư đưa ra các phương án thiết kế phù hợp và đảm bảo tính an toàn.
- Thực hiện các phép đo và thí nghiệm: Trọng lượng được sử dụng để đo lường và kiểm tra các kết quả của các phép đo và thí nghiệm, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như vật lý, hóa học, y học, v.v.
- Kiểm tra sức khỏe: Đây cũng là khái niệm được sử dụng để đánh giá sức khỏe của con người và đo lường các chỉ số liên quan đến sức khỏe như chỉ số khối cơ thể (BMI).
- Thể thao: Trọng lượng được sử dụng để đo lường và xác định cường độ tập luyện và giúp các vận động viên đạt được hiệu quả cao nhất trong các hoạt động thể thao.
- Cân đong và cân điện tử: Cân đong và cân điện tử sử dụng nguyên lý trọng lượng để đo lường khối lượng của các vật, đóng vai trò quan trọng trong các công việc liên quan đến đo lường khối lượng như chế biến thực phẩm, sản xuất dược phẩm, v.v.
Công thức tính trọng lượng
P = mg
Trong đó:
- P là trọng lượng của vật (N).
- m là khối lượng của vật (kg).
- g là gia tốc trọng trường (m/s2).
Lưu ý:
- Khi sử dụng đơn vị ‘mét, gia tốc trọng trường trên bề mặt trái đất sẽ là 9,8 m/s2 (đơn vị chuẩn quốc tế).
- Nếu bắt buộc dùng feet thì giá trị gia tốc trọng trường là 32,2 f/s2, về bản chất giá trị không thay đổi mà chỉ quy theo feet thay vì mét.
Tham khảo thêm: Công thức tính định luật Ôm và các dạng bài tập có lời giải chuẩn 100%
Bài tập ứng dụng về trọng lượng có lời giải
Ví dụ 1: Một vật có trọng lượng 549 N trên trái đất. Hỏi khối lượng của vật là bao nhiêu?
Lời giải:
Khối lượng của vật là
m = P/g = 549 : 9,8 = 56 kg
Ví dụ 2: Một vật có khối lượng 40 kilogam. Hỏi trọng lượng của vật trên mặt trăng là bao nhiêu?
Lời giải:
Gia tốc gây ra bởi trọng lực trên mặt trăng có giá trị khoảng 1,622 m/s2
Trọng lượng của vật trên mặt trăng là:
P = mg = 40,1.622 = 64 N
Ví dụ 3: Một quả vật đang nằm yên trên sàn nhà
a, Hãy vê các lực tác dụng lên vật và nêu rõ tên của mỗi lực.
b, Vi sao có các lực tác dụng lên vật mà nó lại không chuyển động?
Giải
a, Lực hướng từ trên xuống là trọng lực, lực hướng từ dưới lên là lực đẩy của sàn nhà.
b. Vật không chuyển động vì hai lực tác dụng lên vật là hai lực cân bằng.
Ví dụ 3: Một nhà du hành vũ trụ có khối lượng 60Kg.
a. Hãy tính trọng lượng của người này trên trái đất ?
b. Hãy tính trọng lượng của người naỳ trên mặt trăng biết lực hút của mặt trăng bằng 1/ 6 của trái đất.
Lời giải
a. Ta có: P = 10.m = 10.60 = 600N
b. Trọng lượng của người này ở mặt trăng là
P = P/6 = 600:6 = 100N
Hy vọng với những thông tin mà chúng tôi vừa chia sẻ có thể giúp các bạn nắm được trọng lượng là gì và công thức tính trọng lượng để áp dụng vào làm bài tập rồi nhé. Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết của chúng tôi
