Номер 2, страница 106 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 33. Вес. Невесомость. Глава 3. Силы в механике - номер 2, страница 106.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Да, природа невесомости у тел в свободно падающем лифте и у тел в спутнике на орбите одинакова. Чтобы понять почему, рассмотрим оба случая подробнее.

Невесомость — это состояние, в котором сила взаимодействия тела с опорой или подвесом (т.е. вес тела) равна нулю. Важно не путать вес с массой. Масса — это мера инертности тела, и она остается неизменной, в то время как вес может меняться и даже становиться равным нулю.

Вес тела ($P$) в системе отсчета, движущейся с ускорением $a$, можно определить по второму закону Ньютона. Если ускорение направлено вертикально вниз, то вес тела вычисляется по формуле: $P = m(g - a)$, где $m$ — масса тела, а $g$ — ускорение свободного падения.

1. Невесомость в лифте

Состояние невесомости в лифте наступает в том случае, если лифт движется вниз с ускорением, равным ускорению свободного падения ($a=g$). Такая ситуация происходит, например, если трос лифта обрывается, и он начинает свободно падать. В этом случае все тела внутри лифта, так же как и сам лифт, падают с одинаковым ускорением $g$. Поскольку тело и его опора (пол лифта) движутся с одинаковым ускорением, тело перестает давить на опору. Подставив $a=g$ в формулу для веса, получаем: $P = m(g - g) = 0$. Таким образом, невесомость в лифте — это результат свободного падения.

2. Невесомость в спутнике

Спутник, движущийся по орбите вокруг Земли, также находится в состоянии непрерывного свободного падения. Сила гравитационного притяжения Земли является единственной силой, действующей на спутник (сопротивлением разреженной атмосферы можно пренебречь). Эта сила сообщает спутнику центростремительное ускорение, которое как раз равно ускорению свободного падения на высоте его орбиты. Спутник постоянно "падает" на Землю, но из-за своей большой горизонтальной скорости он все время "промахивается" и остается на орбите. Все тела внутри спутника (включая космонавтов) также находятся под действием только силы тяжести и падают вместе со спутником с одинаковым ускорением. В результате они не оказывают давления на внутренние поверхности спутника, и их вес равен нулю.

Вывод

Следовательно, и в падающем лифте, и в космическом корабле на орбите, невесомость вызвана одной и той же физической причиной — движением тел только под действием силы тяжести, то есть состоянием свободного падения. Разница лишь в масштабе и длительности этого состояния.

Ответ: Да, природа невесомости у тел, находящихся в лифте, и у тел, находящихся в спутнике, абсолютно одинакова. В обоих случаях это состояние свободного падения, когда на тело и его опору (лифт или спутник) действует только сила гравитации, в результате чего их ускорения совпадают, и тело перестает оказывать давление на опору.