Номер 3, страница 45 - гдз по физике 7 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

IV. Силы вокруг нас. Решаем задачи - номер 3, страница 45.

Условие.

3. Груз подвесили к динамометру. Показание динамометра равно 4 Н. Что будет показывать динамометр, если он вместе с грузом начнёт свободно падать?

Решение.

Дано:

Показание динамометра в состоянии покоя: $P_1 = 4$ Н

Ускорение свободного падения: $\text{g}$

Найти:

Показание динамометра при свободном падении: $P_2$ - ?

Решение:

Когда груз висит на динамометре в состоянии покоя, динамометр показывает вес груза. Вес $P_1$ — это сила, с которой груз действует на пружину динамометра, и она равна силе тяжести $F_g$, действующей на груз.

$P_1 = F_g = mg = 4$ Н, где $\text{m}$ — масса груза, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Когда динамометр вместе с грузом начинает свободно падать, вся система (груз и динамометр) движется с одинаковым ускорением, равным ускорению свободного падения, то есть $a = g$.

Рассмотрим силы, действующие на груз во время падения. На него действуют две силы: сила тяжести $F_g$, направленная вниз, и сила упругости (натяжения) со стороны пружины динамометра $\text{T}$, направленная вверх. Показание динамометра $P_2$ как раз и равно модулю силы натяжения $\text{T}$.

Запишем второй закон Ньютона для груза в проекции на вертикальную ось, направленную вниз:

$ma = F_g - T$

Поскольку система находится в свободном падении, $a = g$. Также мы знаем, что $F_g = mg$. Подставим эти значения в уравнение:

$mg = mg - T$

Из этого уравнения следует, что сила натяжения $\text{T}$ равна нулю:

$T = mg - mg = 0$

Так как показание динамометра $P_2$ равно силе натяжения $\text{T}$, то $P_2 = 0$ Н. Это состояние называется невесомостью. В состоянии свободного падения груз не растягивает пружину динамометра, поэтому прибор покажет ноль.

Ответ: Динамометр будет показывать 0 Н.