სიმძიმის ძალა , რომლითაც სხეული მიიზიდება დედამიწის მიერ, უნდა განვასხვავოდ სხეულის წონისგან. წონის ცნება ფართოდ გამოიყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში.
სხეულის წონა ეწოდება ძალას, რომლითაც სხეული, მისი დედამიწის მიერ მიზიდულობის გამო, მოქმედებს საყრდენზე ან საკიდზე. ამასთან, სხეული უძრავია საყრდენისა ან საკიდის მიმართ. ვთქვათ სხეული დევს დედამიწისადმი უძრავ ჰორიზონტულ მაგიდაზე (ნახ. 1). დედამიწასთან დაკავშირებული ათვლითი სისტემა ინერციულად ითვლება. სხეულზე მოქმედებს ვერტიკალურად ქვევით მიმართული სიმძიმის ძალა და დრეკადობი ძლა რომლითაც საყრდენი მოქმედებს სხეულზე. ძალას ნორმალურ წნევის ძალას ან საყრდენის რეაქციის ძალას უწოდებენ. სხეულზე მომქმედი ძალები აწონასწორებენ ერთმანეთს: ნიუტონის მესამე კანონის თანახმად სხეული საყრდენზე მოქმედებს ძალით, რომელიც სიდიდით საყრდენის რეაქციია ძალის ტოლია და საწინააღმდეგოთაა მიმართული: განსაზღვრის თანახმად, სწორედ ძალას უწოდებენ სხეულის წონას. ზევით მოყვანილი ტოლობიდან ჩანს, რომ ე.ი. სხეულის წონა ტოლია სიმძიმის ძალისა მაგრამ ეს ძალები სხვადასხვა სხეულზეა მოდებული!
ნახ. 1. სხეული წონა და სიმძიმის ძალა. – სიმძიმის ძალა, – საყრდენის რეაქციის ძალა, – სხეულის საყრდენზე წნევის ძალა (სხეულის წონა).
თუ სხეული ზამბარაზე უძრავად ჰკიდია, საყრდენის (საკიდის) რეაქციის ძალის ფუნქციას ზამბარის დრეკადობის ძალა ასრულებს. სხეული წონა და დედამიწისადმი სხეულის მიზიდულობის ძალა ზამბარის წაგრძელების მიხედვით შეიძლება განისაზღვროს. წონის განსაზღვრისათვის შეიძლება, ასევე, ბერკეტიანი სასწორის გამოყენება, მოცემული სხეულის წონის ტოლმხრიან ბერკეტზე საწონების წონასთან შედარებით. ბერკეტიანი სასწორის, საწონების საშუალებით, გაწონასწორებით ჩვენ ვპოულობთ სხეულის მასას, რომელიც დედამიწის მოცემულ წერთილში თავისუფალი მასის აჩქარების მნიშვნელობის გათვალისწინების მიუხედავად, საწონების ჯამური მასის ტოლია. მაგალითდ, მთაში 1 კმ სიმაღლეზე ასვლისას ზამბარიანი სასწორის ჩვენება, ზღვის დონეზე მისივე ჩვენებასთან შედარებით 0,0003 –ით იცვლება; მაშინ როცა ბერკეტიანი სასწორის წონასწორობა უცვლელი რჩება. ამიტომ, ბერკეტიანი სასწორი სხეულის მასის საწონების (ეტალონების) მასასთან შესადარებელ ხელსაწყოს წარმოადგენს.
ახლა განვიხილოთ შემთხვევა, როცა სხეული დედამიწის მიმართ გარკვეული აჩქარებით მოძრავი ლიფტის კაბინაში, საყრდენზეა მოთავსებული (ან ზამბარაზე კიდია). ათვლის სისტემა ლიფტთანაა დაკავშირებული და ინერციული არ არის. სხეულიზე ისევ მოქმედებს სიმძიმის და საყრდენის რეაქციის ძალა მაგრამ ამ სიტუაციაში ეს ძალები არ აწონასწორებენ ერთმანეთს. ნიუტონის მეორე კანონის გათვალისწინებით
სხეულის წონად წოდებული, სხეულის მხრიდან მაგიდაზე მომქმედი ძალა ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით ტოლია მაშასადამე, აჩქარებულად მოძრავ ლიფტში სხეულის წონა ტოლია
ვთქავათ აჩქარების ვექტორი ზევით (ან ქვევით) ვერტიკალურადაა მიმართული. თუ კოორდინატთა OY ღერძს ვერტიკალურად ქვევით მივმართავთ –სათვის სკალარულ ტოლობას აქვს სახე:
P = m(g – a). (*)
ამ ფორმულაში სიდიდეები P, g და a უნდა განვიხილოთ, როგორც , და ვექტორების გეგმილები OY ღერძზე. რადგან ეს ღერძი ვერტიკალურად ქვევითაა მიმართული, g = const > 0, ხოლო სიდიდეები P და a შეიძლება იყვნენ დადებითიც და უარყოფითიც. გარკვეულობისათვის ვთქვათ, აჩქარების ვექტორი ვერტიკალორად ქვევითაა მიმართული, მაშინ a > 0 (ნახ. 2).
ნახ. 2. სხეულის წონა აჩქარებულად მოძრავ ლიფტში. აჩქარების ვექტორი ვერტიკალორად ქვევითაა მიმართული. 1) a < g, P < mg; 2) a = g P = 0 (უწონადობა); 3) a > g, P < 0
(*) ფორმულიდან ჩანს, რომ როცა a < g, სხეულის P წონა აჩქარებულად მოძრავ ლიფტში სიმძიმის ძალაზე ნაკლებია. თუ a > g, სხეულის წონა ნიშანს იცვლის. ეს იმას ნიშნავს, რომ სხეული კაბინის იატაკს კი არ ეკვრის, არამედ ჭერს („უარყოფითი“ წონა). და ბოლოს, თუ a = g, მაშინ P = 0. სხეული კაბინასთან ერთად თავისუფლად ვარდება დედამიწაზე. ასეთ მდგომარეობასუწონადობას უწოდებენ. მას ადგილი აქვს. მაგალითად კოსმოსურ ხომალდში, ორბიტაზე გამორთული რეაქტიული ძრავით მოძრაობის დროს.
თუ აჩქარების ვექტორი ვერტიკალურად ზევითაა მიმარტული (ნახ. 3), მაშინ a < 0 და, მაშასადამე, სხეულის წონა სიდიდით ყოველთვის სიმძიმის ძალაზე მეტი იქნება. საყრდენისა თუ საკიდის აჩქარებული მოძრაობით გამოწვეული სხეულის წონის გადიდებას გადატვირთვას უწოდებენ. გადატვირთვის მოქმედებას განიცდიან კოსმონავტები კოსმოსური ხომალდის აფრენისას და ატმოსფეროს მკვრივ ფენაში შესვლის დროს დამუხრუჭებისას. დიდ გადატვირთვას განიცდის ზებგერითი თვითმფრინავის პილოტი, უმაღლესი პოლოტაჟის ფიგურების შესრულებისას.
ნახ. 3. სხელის წონა აჩქარებულად მოძრავ ლიფტში. აჩქარების ვექტორი ვერტიკალორად ზევითაა მიმართული. სხეულის წონა სიდიდით დაახლოებით ორჯერ აჭარბებს სიმძიმის ძალას (ორმაგი გადატვირთვა).