Gravitační síla, váha, tíha, …
Váha, hmotnost, tíha, gravitační síla, beztížný stav
V běžné řeči se slova váha, hmotnost a tíha často zaměňují. Ve fyzice však každé z nich znamená něco jiného.
Váha
Váha je měřicí přístroj, nikoli fyzikální veličina. Může to být například osobní váha v koupelně nebo menší kuchyňská váha.
V běžné řeči se ptáme, kolik člověk „váží“. Fyzikálně se však ptáme na jeho hmotnost. Běžná osobní či kuchyňská váha měří sílu, kterou na ni těleso působí, a za běžných pozemských podmínek ji přepočítá na hmotnost zobrazenou v kilogramech.
Hmotnost
Hmotnost je vlastnost tělesa. Značíme ji \(m\) a její jednotkou je kilogram (\(\mathrm{kg}\)).
Hmotnost vyjadřuje také setrvačnost tělesa – jak obtížné je změnit jeho pohyb. Čím větší hmotnost těleso má, tím obtížněji je například zastavíme, když se pohybuje.
Přenesením tělesa na jiné místo se jeho hmotnost nemění. Taška o hmotnosti \(5\,\mathrm{kg}\) má stejnou hmotnost na Zemi i na Měsíci.
Ve sportu proto správně mluvíme o hmotnostních, nikoli váhových kategoriích.
Více o hmotnosti je v kapitole Hmotnost a elektrický náboj.
Tíha
Tíha \(\vec G\) je síla, kterou těleso působí na podložku nebo závěs. Její jednotkou je newton (\(\mathrm{N}\)).
Když si nám někdo sedne na klín, jeho tíhu přímo pocítíme. Když neseme tašku, působí taška tíhou na naši ruku prostřednictvím svých uch.
Tíha nepůsobí na samotné těleso. Působí na váhu, podlahu, provázek, háček nebo ruku, která těleso podpírá či drží.
Tíha se může měnit, přestože hmotnost zůstává stejná. Na Měsíci by taška stejné hmotnosti působila na naši ruku menší tíhou než na Zemi.
Gravitační síla
Gravitační síla \(\vec F_g\) je síla, kterou se tělesa navzájem přitahují. Země přitahuje těleso a těleso současně přitahuje stejně velkou, opačně orientovanou silou Zemi.
Jednotkou gravitační síly je newton (\(\mathrm{N}\)).
Podložka, závěs a volný pád
Na následujících obrázcích působí gravitační síla \(\vec F_g\) vždy na těleso. Tíha \(\vec G\) se objevuje pouze tehdy, když těleso působí na podložku nebo závěs. V prvních dvou situacích je těleso v klidu. Ve zjednodušeném modelu, v němž zanedbáváme rotaci Země, mají tíha a gravitační síla stejnou velikost. Nejde však o stejnou sílu: každá působí na jiné těleso.
Těleso na podložce. Gravitační síla \(\vec F_g\) působí na těleso směrem dolů. Tíhou \(\vec G\) těleso působí směrem dolů na podložku.
Zavěšené těleso. Gravitační síla \(\vec F_g\) opět působí na těleso směrem dolů. Tíhou \(\vec G\) těleso táhne za závěs.
Volný pád. Gravitační síla \(\vec F_g\) na těleso stále působí, ale těleso není podepřené ani zavěšené, a proto na žádnou podložku ani závěs nepůsobí. Jeho tíha je nulová (\(G = 0\)) a těleso je v beztížném stavu. Uvažujeme přitom volný pád se zanedbatelným odporem vzduchu.
Po stisknutí tlačítka se objeví tiskový dialog. V políčku pro tiskárnu vyberte Uložit jako PDF, případně můžete kapitolu rovnou vytisknout.