Номер 7, страница 273 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Динамика. Глава 3. Силы в механике. Параграф 3.17. Примеры решения задач. Вопросы - номер 7, страница 273.

Условие.

7. Подготовьте фотоальбом «Невесомость и перегрузки»

Решение.

Напишите критическую статью «Вес или масса?».

В повседневной речи мы часто используем слова «вес» и «масса» как синонимы. Мы говорим «я вешу 70 килограммов», не задумываясь о том, что с точки зрения физики это утверждение некорректно. Путаница между этими двумя понятиями распространена, но в науке и технике их различение имеет принципиальное значение. Так в чем же разница и почему она так важна?

В первую очередь, необходимо дать четкие определения. Масса – это фундаментальная физическая величина, которая является мерой инертности тела. Инертность – это свойство тела сопротивляться изменению его скорости под действием силы. Чем больше масса объекта, тем труднее его разогнать или остановить. Масса является скалярной величиной (не имеет направления) и измеряется в килограммах (кг) в Международной системе единиц (СИ). Важнейшее свойство массы – она постоянна для данного тела, где бы оно ни находилось: на Земле, на Луне или в открытом космосе.

Вес, в отличие от массы, – это не свойство самого тела, а сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие гравитационного притяжения. Вес – это векторная величина, всегда направленная к центру гравитирующего объекта (например, к центру Земли). Он измеряется в ньютонах (Н). Вес тела можно вычислить по формуле $P = mg$, где $m$ – это масса тела, а $g$ – ускорение свободного падения в данной точке. Из этой формулы видно, что вес прямо пропорционален массе, но также зависит от гравитационного поля.

Ключевые различия можно свести к нескольким пунктам:

1. Природа: Масса – мера инертности (внутреннее свойство), вес – сила гравитационного притяжения (внешнее воздействие).

2. Тип величины: Масса – скаляр, вес – вектор.

3. Постоянство: Масса объекта постоянна, вес меняется в зависимости от местоположения. Например, на Луне, где ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше земного, ваш вес будет в 6 раз меньше, хотя ваша масса останется прежней.

4. Единицы измерения: Масса измеряется в килограммах (кг), вес – в ньютонах (Н).

5. Состояние невесомости: Тело может находиться в состоянии невесомости ($P=0$), например, на борту орбитальной станции, но при этом его масса никуда не исчезает. Чтобы сдвинуть массивного космонавта в невесомости, все равно потребуется приложить силу.

Почему же возникла эта путаница? В быту мы практически всегда находимся на поверхности Земли, где ускорение свободного падения $g$ примерно постоянно. Поэтому вес и масса оказываются практически пропорциональны друг другу. Пружинные весы, которыми мы пользуемся, на самом деле измеряют силу (вес), но их шкала проградуирована в килограммах для нашего удобства.

Различение этих понятий критически важно в любой области, выходящей за рамки быта. Инженеры, проектирующие космический корабль, должны точно знать его массу, чтобы рассчитать необходимое количество топлива для вывода на орбиту (согласно второму закону Ньютона $F=ma$). В то же время им нужно учитывать вес корабля на стартовой площадке для расчета прочности конструкций и вес посадочного модуля на Луне или Марсе, чтобы обеспечить мягкую посадку.

В заключение, масса – это то, сколько «вещества» в вас, а вес – это то, как сильно гравитация притягивает это «вещество». Запомнив это простое различие, можно избежать многих ошибок в понимании физических процессов, от движения планет до полетов в космос. И в следующий раз, вставая на весы, вы будете знать, что они показывают вашу массу, а не ваш истинный вес.

Ответ: В статье раскрывается различие между массой как мерой инертности тела (скалярная, постоянная величина, измеряемая в кг) и весом как силой гравитационного притяжения (векторная, переменная величина, измеряемая в Н и зависящая от местоположения, $P=mg$). Подчеркивается, что в быту эти понятия часто путают из-за постоянства гравитации на Земле, однако в науке и технике (например, в космонавтике) их различение является принципиальным. Масса – это неотъемлемое свойство материи, в то время как вес – это проявление взаимодействия этой материи с гравитационным полем.

Подготовьте фотоальбом «Невесомость и перегрузки».

План фотоальбома «Невесомость и перегрузки» представляет собой наглядное пособие, демонстрирующее, как меняется вес тела в условиях ускоренного движения. Альбом будет состоять из введения и двух тематических разделов.

Введение: Что такое вес?

Начальная страница объясняет, что вес – это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Невесомость и перегрузка являются следствием ускоренного движения. Центральным элементом будет формула $P = m(g+a)$, которая показывает зависимость веса ($P$) от ускорения системы ($a$) и ускорения свободного падения ($g$).

Раздел 1: В свободном полете. Мир невесомости.

Этот раздел посвящен состоянию, когда вес тела равен нулю ($P=0$).

Фото 1: «Парящий астронавт». Изображение: Астронавт свободно парит внутри модуля Международной космической станции (МКС). Подпись: «Невесомость на орбите – это не отсутствие гравитации, а состояние постоянного свободного падения. МКС и все, что внутри, непрерывно "падают" на Землю, но из-за высокой горизонтальной скорости постоянно "промахиваются" мимо нее».

Фото 2: «Космическая капля». Изображение: Крупный план идеальной сферической капли воды, парящей в воздухе. Подпись: «В невесомости силы поверхностного натяжения заставляют жидкость принимать форму с минимальной площадью поверхности – сферу».

Фото 3: «Учебная невесомость». Изображение: Группа людей в летных комбинезонах в салоне специального самолета Ил-76МДК. Подпись: «Специальный самолет создает кратковременную невесомость (25-30 секунд), летя по параболической траектории. Это ключевой этап тренировок для космонавтов».

Раздел 2: Сила ускорения. Перегрузки.

Этот раздел иллюстрирует, как ощущается увеличение веса тела ($P>mg$) при ускорении.

Фото 1: «Старт ракеты». Изображение: Вид из кабины корабля «Союз» во время старта, лица космонавтов напряжены. Подпись: «Во время вывода на орбиту космонавты испытывают перегрузки до 4-5 g, то есть их вес увеличивается в 4-5 раз. Каждая часть тела становится во столько же раз тяжелее».

Фото 2: «На вираже». Изображение: Лицо пилота истребителя, искаженное сильной перегрузкой во время маневра. Подпись: «Пилоты могут сталкиваться с перегрузками до 9 g. Для борьбы с оттоком крови от головы они используют специальные противоперегрузочные костюмы».

Фото 3: «Центрифуга». Изображение: Космонавт в кресле, которое вращается на огромной центрифуге. Подпись: «Центрифуга – главный тренажер для подготовки организма к перегрузкам. Она позволяет моделировать различные уровни g-сил и учит пилотов и космонавтов им противостоять».

Заключение

Последняя страница содержит коллаж из ярких фотографий и вывод о важности изучения невесомости и перегрузок для космонавтики, медицины и физики.

Ответ: План фотоальбома «Невесомость и перегрузки» включает введение и два основных раздела. Введение объясняет физическую природу веса, невесомости и перегрузок с помощью формулы $P = m(g+a)$. Первый раздел, «Мир невесомости», иллюстрируется описаниями фотографий астронавтов на МКС, сферической капли воды в космосе и тренировок в самолете на параболической траектории. Второй раздел, «Перегрузки», содержит описания фотографий старта ракеты, пилота истребителя на вираже и тренировки в центрифуге. Каждое описание снимка сопровождается подписью, раскрывающей физический смысл явления. Альбом завершается заключением о важности изучения этих состояний.