Номер 5, страница 95 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 18. Вес тела. Перегрузки. Невесомость. Вопросы - номер 5, страница 95.

Условие.

5. Какое состояние тела называют невесомостью?

Решение.

Решение

Невесомость — это состояние, в котором тело не оказывает давления на опору или не растягивает подвес, то есть его вес равен нулю. Важно понимать, что невесомость не означает отсутствие гравитации. Сила тяжести продолжает действовать на тело, но она не создает вес, а сообщает телу и его опоре (или подвесу) одинаковое ускорение.

Вес тела, обозначаемый как $\text{P}$, — это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес вследствие гравитационного притяжения. Если тело и опора покоятся или движутся равномерно и прямолинейно относительно Земли, то вес тела равен по модулю силе тяжести: $P = mg$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Однако, если тело вместе с опорой движется с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально, то его вес изменяется. Согласно второму закону Ньютона, сила реакции опоры $\text{N}$ (которая по третьему закону Ньютона равна весу $\text{P}$) для тела, движущегося с ускорением $\text{a}$ направленным вниз, определяется из уравнения: $mg - N = ma$. Отсюда сила реакции опоры $N = m(g - a)$. Соответственно, вес тела $\text{P}$ будет равен:

$P = m(g - a)$

Состояние невесомости наступает, когда тело свободно падает, то есть движется только под действием силы тяжести. В этом случае ускорение тела $\text{a}$ равно ускорению свободного падения $\text{g}$ ($a = g$). Подставив это значение в формулу для веса, получим:

$P = m(g - g) = 0$

Таким образом, вес тела становится равным нулю. Это не означает, что гравитация исчезла — сила тяжести $mg$ продолжает действовать и именно она сообщает телу ускорение свободного падения.

Примерами невесомости являются состояние космонавтов на орбитальной станции (которая вместе со всем содержимым постоянно находится в свободном падении на Землю), кратковременное состояние подброшенного предмета или человека в самолете, летящем по специальной параболической траектории.

Ответ: Невесомостью называют состояние, при котором тело движется только под действием силы тяжести (т. е. находится в свободном падении). В этом состоянии вес тела, то есть сила его воздействия на опору или подвес, равен нулю.