Номер 11, страница 105 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 13. Вес и невесомость - номер 11, страница 105.

Условие.

11. Начертите примерный график зависимости веса бегущего человека от времени.

Решение.

Решение

Вес тела ($\text{P}$) — это сила, с которой тело действует на опору. В состоянии покоя вес человека равен силе тяжести $P = mg$. При движении с вертикальным ускорением $a_y$ вес изменяется по формуле $P = m(g + a_y)$, где ускорение, направленное вверх, считается положительным. Бег является циклическим процессом, состоящим из двух основных фаз: фазы опоры и фазы полета.

Во время фазы полета бегун не касается земли, поэтому его вес равен нулю ($P = 0$). В этот короткий промежуток времени он находится в состоянии невесомости.

Во время фазы опоры, когда одна нога контактирует с землей, вес человека претерпевает значительные изменения. При приземлении для погашения вертикальной скорости требуется большое ускорение, направленное вверх. Это приводит к резкому увеличению веса, который становится значительно больше силы тяжести $mg$ — возникает перегрузка. Затем, при отталкивании от земли для начала следующей фазы полета, бегун снова создает ускорение, направленное вверх, и его вес опять превышает $mg$.

Следовательно, график зависимости веса бегущего человека от времени будет периодическим. По оси ординат откладывается вес $\text{P}$, по оси абсцисс — время $\text{t}$. График будет представлять собой последовательность импульсов, соответствующих фазам опоры, которые чередуются с участками нулевого значения, соответствующими фазам полета. Максимальные значения веса во время импульсов будут значительно превышать значение веса в состоянии покоя $mg$.

Ответ:

График зависимости веса бегущего человека от времени является периодической функцией, состоящей из чередующихся участков. Участки, где вес равен нулю ($P = 0$), соответствуют фазе полета. Участки, представляющие собой импульсы силы, соответствуют фазе опоры; в эти моменты вес человека значительно превышает его вес в состоянии покоя ($P > mg$) из-за перегрузок, возникающих при приземлении и отталкивании.