Номер 192, страница 31 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

192. Испытывает ли бегущий человек состояния перегрузки и невесомости?

Да, бегущий человек испытывает как состояние перегрузки, так и состояние невесомости. Эти состояния циклически сменяют друг друга во время бега.

Движение бегуна можно представить как последовательность прыжков, каждый из которых включает фазу опоры и фазу полета.

Перегрузка – это состояние, при котором вес тела $P$ превышает силу тяжести $F_g = mg$. Это происходит, когда тело движется с ускорением $a$, направленным против силы тяжести (в данном случае, вверх). Вес в этом случае определяется формулой $P = m(g+a)$. Во время бега перегрузка возникает в фазе опоры. Когда бегун отталкивается ногой от земли, он придает своему телу ускорение, направленное вверх, чтобы совершить прыжок. В этот момент сила реакции опоры, действующая на стопу, становится больше силы тяжести. Так как вес тела по третьему закону Ньютона равен силе реакции опоры, вес бегуна в этот момент превышает его вес в состоянии покоя. Аналогично, в момент приземления, происходит замедление вертикального движения, что также соответствует ускорению, направленному вверх. Следовательно, в моменты отталкивания и приземления человек испытывает перегрузку.

Невесомость – это состояние, при котором вес тела равен нулю. Оно наступает, когда тело движется только под действием силы тяжести, то есть находится в свободном падении. В этом случае ускорение тела $a$ равно ускорению свободного падения $g$, и вес $P = m(g-a) = m(g-g) = 0$. В процессе бега между отталкиванием и приземлением существует фаза полета, когда обе ноги человека оторваны от земли. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то в этой фазе на центр масс человека действует только сила тяжести. Такое движение является свободным падением, а значит, в фазе полета бегун находится в состоянии невесомости.

Таким образом, бег представляет собой циклический процесс, в котором постоянно чередуются моменты перегрузки и невесомости.

Ответ: Да, бегущий человек циклически испытывает состояние перегрузки (в моменты отталкивания от земли и приземления) и состояние невесомости (в фазе полета).