1. Что такое вес тела?
Вес тела — это сила, с которой оно действует на опору или подвес, вызываемая воздействием силы тяжести на его массу.
2. В каком случае вес тела равен силе тяжести по модулю и направлению?
Вес тела равен силе тяжести по модулю и направлению, когда тело находится в состоянии покоя или движется с постоянной скоростью относительно опоры.
3. Приведите пример тел, находящихся в состоянии, когда сила тяжести меньше веса тела. Как называется это состояние?
Примером может служить тело, находящееся в свободном падении, где сила тяжести меньше веса тела. Это состояние называется свободным падением.
4. Приведите пример тел, находящихся в состоянии, когда сила тяжести больше веса тела.
Примером тел, где сила тяжести больше веса, могут служить тела, испытывающие подъемную силу, такие как самолет, взлетающий или находящийся на взлете.
5. Что такое невесомость? Приведите примеры тел, находящихся в состоянии невесомости.
Невесомость — это состояние, когда тело не испытывает воздействия силы тяжести, что происходит, например, в космосе. Примеры включают астронавтов на МКС или спутники, находящиеся на орбите.
Предположим, что лифт опускается с ускорением a > g. Если воспользоваться формулой P = m(g – a), то для веса получится отрицательное значение. Что это значит?
Если лифт опускается с ускорением a, которое больше, чем ускорение свободного падения g (то есть a > g), то мы можем рассмотреть, что происходит с весом объекта, находящегося внутри лифта. Формула для веса: Внутри лифта вес (P) объекта рассчитывается по формуле: P = m(g - a)
Где:
P — вес объекта, m — масса объекта, g — ускорение свободного падения (приблизительно 9.8 м/с²), a — ускорение лифта. Ситуация: Если a > g, то подстановка значений в формулу даст: P = m(g - a) P = m(g - a) < 0
Это означает, что вес будет отрицательным.
Что это значит? Отрицательный вес: Отрицательное значение веса указывает на то, что лифт ускоряется вниз быстрее, чем объект под действием силы тяжести. В этом случае сила, действующая на объект, оказывается направленной вверх (в направлении пола лифта). То есть, как бы это ни звучало парадоксально, объект будет «лететь» вверх относительно лифта.
Иллюзия невесомости: Когда лифт опускается с ускорением, превышающим g, человек или объект внутри лифта будет испытывать ощущение невесомости, так как он не будет "нажимать" на пол лифта — фактически он будет находиться в свободном падении.
Таким образом, отрицательное значение веса при условии, что ускорение лифта больше g, указывает на то, что сила тяжести не удерживает объект в контакте с полом лифта, и объект "падает" вместе с лифтом, создавая эффект невесомости.
УПРАЖНЕНИЕ 18
1. Определите вес коробки массой 15 кг, стоящей на полу лифта, если лифт: а) поднимается с постоянной скоростью; б) опускается с постоянной скоростью; в) поднимается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/c2; г) опускается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/c2; д) поднимается, тормозя, с ускорением 0,2 м/c2; е) опускается, тормозя, с ускорением 0,3 м/c2; ж) свободно падает.
Вес (W) = масса (m) × ускорение свободного падения (g). Принимаем g = 10 м/с².
а) Лифт поднимается с постоянной скоростью. Вес W = 15 кг × 10 м/с² = 150 Н. б) Лифт опускается с постоянной скоростью. Вес W = 15 кг × 10 м/с² = 150 Н.
в) Лифт поднимается с ускорением 0,4 м/с². Ускорение = g + 0,4 = 10 + 0,4 = 10,4 м/с². Вес W = 15 кг × 10,4 м/с² = 156 Н.
г) Лифт опускается с ускорением 0,4 м/с². Ускорение = g - 0,4 = 10 - 0,4 = 9,6 м/с². Вес W = 15 кг × 9,6 м/с² = 144 Н.
д) Лифт поднимается, тормозя, с ускорением 0,2 м/с². Ускорение = g - 0,2 = 10 - 0,2 = 9,8 м/с². Вес W = 15 кг × 9,8 м/с² = 147 Н.
е) Лифт опускается, тормозя, с ускорением 0,3 м/с². Ускорение = g + 0,3 = 10 + 0,3 = 10,3 м/с². Вес W = 15 кг × 10,3 м/с² = 154,5 Н.
ж) Лифт свободно падает. Ускорение = 0 м/с². Вес W = 15 кг × 0 м/с² = 0 Н (невесомость).
2. При старте космического корабля космонавт испытал перегрузку, при которой его вес возрос в 6 раз. При каком ускорении корабля это произошло?
Чтобы определить ускорение, при котором вес космонавта увеличивается в 6 раз, используем следующую формулу: Увеличение веса = 1 + (ускорение корабля / g) = 6.
Из этого уравнения:
ускорение корабля = 6g - g = 5g.
Подставляя g = 10 м/с²:
ускорение корабля = 5 × 10 = 50 м/с².