Вариант 1, страница 27 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 7. Невесомость. Перегрузка. Динамика. Механика - страница 27.

Условие.

Вариант 1

1. Что произойдёт, если во время свободного падения лифта перевернуть стакан с водой дном вверх?

2. Космический корабль стартует вертикально вверх с ускорением $20\text{ м/с}^2$. Определите вес космонавта при старте, если его масса 80 кг.

Решение.

1. Что произойдёт, если во время свободного падения лифта перевернуть стакан с водой дном вверх?

Во время свободного падения лифт, стакан и вода внутри него движутся с одинаковым ускорением, равным ускорению свободного падения $\text{g}$. Это состояние называется невесомостью. В системе отсчета, связанной с лифтом, сила тяжести "компенсируется" инерционным движением. Поскольку и на стакан, и на воду действует одна и та же сила тяжести (пропорционально их массам), они падают вместе, и вода не оказывает давления на дно стакана. Если перевернуть стакан, вода не будет выливаться из него, так как относительно стакана она будет находиться в состоянии покоя. Силы поверхностного натяжения будут удерживать воду внутри, и она, скорее всего, примет форму, близкую к сферической, или просто останется прилипшей к стенкам и дну стакана.

Ответ: Вода не выльется из стакана и останется внутри него.

2. Космический корабль стартует вертикально вверх с ускорением 20 м/с². Определите вес космонавта при старте, если его масса 80 кг.

Дано:

$a = 20 \text{ м/с}^2$
$m = 80 \text{ кг}$

Найти:

$P - ?$

Решение:

Вес тела $\text{P}$ – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Когда тело и опора движутся с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально вверх, вес тела увеличивается. На космонавта действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вниз, и сила реакции опоры $\text{N}$ (со стороны кресла), направленная вверх. Запишем второй закон Ньютона для космонавта в проекции на вертикальную ось, направленную вверх: $N - mg = ma$ По третьему закону Ньютона, вес космонавта $\text{P}$ по модулю равен силе реакции опоры $\text{N}$. $P = N$ Следовательно, $P = mg + ma = m(g + a)$ Примем ускорение свободного падения $g \approx 9.8 \text{ м/с}^2$. Подставим числовые значения в формулу: $P = 80 \text{ кг} \cdot (9.8 \text{ м/с}^2 + 20 \text{ м/с}^2) = 80 \text{ кг} \cdot 29.8 \text{ м/с}^2 = 2384 \text{ Н}$

Ответ: Вес космонавта при старте равен $2384 \text{ Н}$.