什么是视重

Question

什么是视重

Answer 1

一般书上的视重、失重与超重等概念都缺乏明确的定义和清楚的解释,使学生在理解上感到困难.本文试从定义和联系物体内部的相互作用来理解这两个方面提出一些看法.
一、视重
应定义为“物体与支持物相对静止并不受地球、支持物以外其它作用时,物体对支持物的作用力.”从此出发,可明确以下几点：
1．地面上物体的视重.
表现为相对地面静止对弹簧秤测得的重量G,大小和方向等于地面上观察者观察到的重力加速度g和物体质量m的乘积G=mg.由于地球上的物体随地球自转做圆周运动,所需向心力mac为所受地球引力ma力,因此,
mg=ma-mac.
下面讨论mg的大小和方向.
大小：因为ac与g的夹角小于90°,所以a的值大于ac和g的值.即由于地球自转的存在,视重的大小略小于地球对物体的吸引力.只有在两个极地,由于ac=0,mg=ma.
方向：一般不指向地心.北半球物体的视重指向略偏南,南半球物体的视重略偏北.只有两个极地和赤道,视重才指向地心.
2．在精度要求不高的情况下可近似认为重量的大小等于mg.对地面上的物体,由于ac（=ω2Rcosφ）远小于a所以g和a的差别很小.因此,一般情况下可以认为重量的大小为mg,也可应用但是,应明确指出这是近似的.但在概念上则应严格区分.
3．对地球上物体重量与高度、纬度关系的讨论应改为视重的讨论.即R,φ对视重的影响.关系是：R影响了a；R和φ共同影响了ac,综合结果影响了g.
4．物体内部各部分之间的相互作用情况是由视重直接决定的.重力不能直接决定各部分之间的相互作用情况,它只是影响视重的一个因素.
重力表现为地球对物体的吸引,不决定物体内部之间是否一定会有相互作用,而视重则除了表现为和支持物间的相互作用外,还直接表现为物体内部各部分之间的相互作用.
二、视重的物理和生理作用
一杯水静止在水平面上有视重.这时杯子与支持面之间有压力,水的内部也有压强,在压强的作用下水稍有压缩.如果这杯水随支持物做自由落体运动,视重为零.这时杯子与支持物之间的压力消失,水内部的压强也消失,水不再被压缩.虽然重力仍然存在,由于视重的消失,物体内部的相互挤压作用便不再存在.
地球上的自由水平面应该与视重的力线垂直.由于视重的力线除两极和赤道以外都不通过地心,北半球南偏于地心,南半球北偏于地心,因此占地球表面71％的海洋水平面形成一个南北轴较短、东西轴较长的椭球球面.
人站在地上不动.由于视重的存在,不仅脚底与地板之间有相互作用力,人体内部各部分之间也有相互作用力,如腿骨被压,各种内部器官相互挤压,血管中的血液除由于心脏的工作而产生的压强以外还有由于视重的存在而产生的压强,造成血液内部不同高度处的压强不同等等.人已经习惯于这种相互作用情况.假设人随着电梯做自由落体运动.随着视重的消失,由于视重存在而产生的那一部分相互作用力将随之消失,人体将感到不适.假设人相对静止于一个加速度向上的加速系统中.随着视重增大,由视重存在而产生的那一部分相互作用力将随之增大,人体也将感到不适.
三、失重与超重
首先,失与超的是什么?均应指视重.比较的标准是什么?应是它在地面上静止时的视重.
所以,失重指视重小于静止在地面上时的视重,超重指视重大于静止在地面上时的视重.
设该物体现在的视重为G′,静止在地面时的视重为G,则G′＜G时称为失重,G′＞G时称为超重.
因为就全球来说,G本身的值有区别,而且当G′和G差别不大时由视重变化产生的效果也并不明显.所以,在|G′-G|