Номер 1, страница 83, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Анализируйте

Чему равен вес космонавта в момент старта корабля, ускорение которого равно $\text{2g}$?

Дано:

Ускорение корабля $a = 2g$

Масса космонавта $\text{m}$

Ускорение свободного падения $\text{g}$

Найти:

Вес космонавта $\text{P}$

Решение:

Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. По третьему закону Ньютона, вес $\text{P}$ по модулю равен силе реакции опоры $\text{N}$.

В момент старта корабль движется с ускорением $\text{a}$ вертикально вверх. На космонавта, находящегося в кресле, действуют две силы:

1. Сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вертикально вниз.

2. Сила реакции опоры $\text{N}$ (со стороны кресла), направленная вертикально вверх.

Запишем второй закон Ньютона для космонавта в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:

$\sum F = ma$

$N - F_{тяж} = ma$

Подставим выражение для силы тяжести:

$N - mg = ma$

По условию задачи, ускорение корабля $a = 2g$. Подставим это значение в уравнение:

$N - mg = m(2g)$

Теперь выразим силу реакции опоры $\text{N}$:

$N = mg + 2mg$

$N = 3mg$

Так как вес космонавта $\text{P}$ по величине равен силе реакции опоры $\text{N}$, то:

$P = 3mg$

Это означает, что в момент старта космонавт испытывает перегрузку, и его вес в три раза больше, чем в состоянии покоя на Земле.

Ответ: Вес космонавта равен $3mg$.