Co to jest waga?

Ta strona jest przeznaczona dla uczniów szkół wyższych, szkoły średniej lub uczniów gimnazjum. Dla młodszych uczniów, prostsze wyjaśnienie informacji na tej stronie jest dostępne na stronie dla dzieci.

Komputerowy rysunek samolotu pasażerskiego przedstawiający wektor masy.

Waga to siła generowana przez przyciąganie grawitacyjne ziemi do samolotu.Ciężar jest nam bardziej znany niż inne siły działające na samolot, ponieważ każdy z nas ma swoją wagę, którą może zmierzyć każdego ranka na wadze łazienkowej. Wiemy, kiedy jedna rzecz jest ciężka, a kiedy inna jest lekka. Ale waga, siła grawitacji, jest zasadniczo różna od sił aerodynamicznych, siły nośnej i siły oporu. Siły aerodynamiczne są siłami mechanicznymi i samolot musi być w fizycznym kontakcie z powietrzem, które wytwarza siłę. Siła grawitacji jest siłą pola; źródło siły nie musi być w fizycznym kontakcie z obiektem, aby wygenerować siłę przyciągania obiektu.

Natura siły grawitacji była badana przez naukowców przez wiele lat i nadal jest badana przez fizyków teoretycznych. Dla obiektu wielkości samolotu, opisy podane trzysta lat temu przez Sir Isaaca Newtona działają całkiem dobrze. Newton opracował swoją teorię grawitacji, gdy miał zaledwie 23 lata, a kilka lat później opublikował teorie wraz ze swoimi prawami ruchu. Siła grawitacji pomiędzy dwoma obiektami zależy od masy obiektów i odwrotności kwadratu odległości pomiędzy obiektami. Większe obiekty tworzą większe siły, a im dalej od siebie, tym słabsze jest przyciąganie. Newton był w stanie wyrazić tę zależność w jednym równaniu wagi.

Waga jest siłą, a siła jest wielkością wektorową, która ma zarówno wielkość, jak i kierunek z nią związany.W przypadku samolotu waga jest zawsze skierowana w kierunku środka Ziemi. Wielkość tej siły zależy od masy wszystkich części samolotu, ilości paliwa i ładunku na pokładzie (ludzi, bagażu, towarów, …). Ciężar jest rozłożony na cały samolot, ale często możemy myśleć o nim jako o zgromadzonym i działającym w jednym punkcie zwanym środkiem ciężkości. W locie samolot porusza się wokół środka ciężkości, ale kierunek działania siły ciężkości zawsze pozostaje w kierunku środka Ziemi. Podczas lotu samolot spala paliwo, więc jego masa ciągle się zmienia. Ponadto rozkład ciężaru i środek ciężkości mogą się zmieniać, więc pilot musi stale regulować sterowanie, aby utrzymać samolot w równowadze.

Lot wiąże się z dwoma głównymi problemami: pokonaniem ciężaru obiektu przez jakąś przeciwstawną siłę oraz kontrolowaniem obiektu w locie. Oba te problemy związane są z ciężarem obiektu i położeniem środka ciężkości. Pozostaje marzenie, że gdybyśmy naprawdę zrozumieli grawitację, moglibyśmy stworzyć urządzenia antygrawitacyjne, które zrewolucjonizowałyby podróże po niebie. Niestety, urządzenia antygrawitacyjne istnieją tylko w fantastyce naukowej. Maszyny takie jak samoloty, czy urządzenia do lewitacji magnetycznej, wytwarzają siły przeciwne do siły grawitacji, ale nie blokują ani nie eliminują siły grawitacji.

Możesz obejrzeć krótki film „Orville i Wilbur Wright” omawiający siłę ciężkości i jej wpływ na lot ich samolotów. Plik z filmem można zapisać na komputerze i obejrzeć jako podcast w odtwarzaczu podcastów.

Działania:
Wycieczki z przewodnikiem