Номер 25, страница 114, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 14. Сила тяжести. Вес тела - номер 25, страница 114.

Условие.

25. Вес покоящегося тела равен действующей на него силе тяжести. Почему же их не считают одной и той же силой?

Решение.

Решение

Несмотря на то, что вес покоящегося тела численно равен действующей на него силе тяжести, эти понятия не являются тождественными. Вес и сила тяжести — это две разные физические силы, которые отличаются по своей природе и точкам приложения.

1. Природа сил.
Сила тяжести ($F_{тяж}$) — это сила гравитационного притяжения тела к Земле (или другому массивному объекту). Это проявление закона всемирного тяготения. Она вычисляется по формуле $F_{тяж} = mg$.
Вес тела ($\text{P}$) — это сила упругости, с которой тело, вследствие своего притяжения к Земле, действует на опору или растягивает подвес. Эта сила имеет электромагнитную природу.

2. Точка приложения сил.
Сила тяжести всегда приложена к центру масс самого тела. Это сила, с которой Земля действует на тело.
Вес тела приложен к опоре или подвесу. Это сила, с которой тело действует на опору или подвес.

Для тела, покоящегося на горизонтальной опоре, на само тело действуют две силы: сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ (направлена вниз) и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ (направлена вверх). Согласно первому закону Ньютона, так как тело находится в равновесии, векторная сумма этих сил равна нулю, а значит, их модули равны: $F_{тяж} = N$.

В свою очередь, по третьему закону Ньютона, сила, с которой тело действует на опору (вес $\vec{P}$), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой опора действует на тело (сила реакции опоры $\vec{N}$). Отсюда следует, что $P = N$.

Из этих двух равенств мы и получаем, что для покоящегося тела модуль веса равен модулю силы тяжести: $P = F_{тяж}$.

Однако это равенство справедливо не всегда. Если тело вместе с опорой движется с ускорением $\vec{a}$, направленным вертикально, его вес изменяется. Формула для веса в этом случае: $P = m(g \pm a)$. Например, при ускоренном подъеме в лифте вес тела увеличивается (состояние перегрузки), а при ускоренном спуске — уменьшается. В состоянии свободного падения (невесомости) вес тела равен нулю, в то время как сила тяжести продолжает действовать на тело и является причиной этого падения.

Таким образом, путать вес и силу тяжести нельзя, так как это разные по своей сути физические величины.

Ответ: Вес тела и сила тяжести не считают одной и той же силой, так как они имеют разную физическую природу (вес — сила упругости, сила тяжести — гравитационная) и приложены к разным объектам (вес — к опоре или подвесу, а сила тяжести — к самому телу). Их равенство по модулю является частным случаем, который выполняется только тогда, когда тело и его опора покоятся или движутся равномерно и прямолинейно относительно инерциальной системы отсчета.