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

Вопросы к параграфу. Параграф 33. Вес. Невесомость. Глава 3. Силы в механике - номер 2, страница 106.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Что называют весом тела?

Решение

Вес тела — это векторная физическая величина, представляющая собой силу, с которой тело действует на опору или подвес вследствие гравитационного притяжения к другому телу (например, к планете). Важно не путать вес тела с силой тяжести и массой.

• Масса ($m$) — это скалярная величина, мера инертности тела и количества вещества в нем. Она не зависит от местоположения тела и измеряется в килограммах (кг) в системе СИ.
• Сила тяжести ($F_{тяж}$) — это сила, с которой гравитационное поле (например, поле Земли) действует на само тело. Эта сила приложена к центру масс тела и направлена к центру планеты. Согласно второму закону Ньютона, она равна $F_{тяж} = mg$, где $g$ — ускорение свободного падения.
• Вес ($P$) — это сила, которую тело прикладывает к опоре или подвесу. Точка приложения этой силы находится на опоре или подвесе.

Согласно третьему закону Ньютона, вес тела ($P$) равен по модулю и противоположен по направлению силе реакции опоры ($N$) или силе натяжения подвеса ($T$). То есть, вес — это сила, с которой тело деформирует опору или растягивает подвес.

Вычисление веса в различных ситуациях:

1. Тело в покое или движется равномерно и прямолинейно. В этом случае ускорение тела $a=0$. По второму закону Ньютона, сумма сил, действующих на тело, равна нулю. Для тела на горизонтальной опоре: $N - mg = 0$, откуда $N = mg$. Так как вес по модулю равен силе реакции опоры, $P = N$, то вес тела равен силе тяжести: $P = mg$.
2. Тело движется с ускорением $a$, направленным вертикально вверх (например, в лифте, стартующем вверх). Второй закон Ньютона для тела в проекции на вертикальную ось: $N - mg = ma$. Отсюда сила реакции опоры $N = m(g+a)$. Вес тела в этом случае увеличивается: $P = N = m(g+a)$. Это состояние называется перегрузкой.
3. Тело движется с ускорением $a$, направленным вертикально вниз (например, в тормозящем при подъеме лифте). Второй закон Ньютона: $mg - N = ma$. Отсюда сила реакции опоры $N = m(g-a)$. Вес тела уменьшается: $P = N = m(g-a)$.
4. Тело находится в состоянии свободного падения. В этом случае ускорение тела равно ускорению свободного падения, $a = g$. Тогда вес тела становится равен нулю: $P = m(g-g) = 0$. Это состояние называется невесомостью. В невесомости находится, например, космонавт на орбитальной станции.

Единицей измерения веса в системе СИ, как и любой другой силы, является ньютон (Н).

Ответ: Весом тела ($P$) называют силу, с которой это тело вследствие притяжения к Земле (или другому небесному телу) действует на опору или подвес. Вес — это векторная величина, измеряемая в ньютонах (Н). Если тело и опора находятся в покое или движутся равномерно и прямолинейно, то вес тела по модулю равен силе тяжести ($P = mg$). При ускоренном движении по вертикали вес тела изменяется и может быть больше или меньше силы тяжести, или даже равным нулю (состояние невесомости).