Номер 5, страница 12, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 3. Силы в механике. Параграф 37. Сила реакции опоры. Вес - номер 5, страница 12.

Условие.

5. На полу лифта, движущегося с направленным вертикально вверх ускорением, модуль которого равен $2 \text{ м/с}^2$, лежит груз массой 100 кг (рис. 7). Обозначьте изображённые на рисунке силы и заполните таблицу, используя второй и третий законы Ньютона.

Рис. 7

Сила	Название силы (обозначение)	Какое тело действует с этой силой?	На какое тело действует эта сила?	Модуль силы, Н
1
2
3

Решение.

Дано:

Масса груза: $m = 100$ кг
Ускорение лифта: $a = 2$ м/с²
Ускорение свободного падения: $g \approx 10$ м/с²

Все данные представлены в системе СИ, перевод не требуется.

Найти:

Определить силы 1, 2, 3, рассчитать их модули и заполнить таблицу.

Решение:

Вначале определим, какие силы обозначены на рисунке цифрами 1, 2 и 3.
Сила 1 – это сила притяжения груза к Земле. Это сила тяжести ($\vec{F_g}$). Она приложена к центру масс груза и направлена вертикально вниз.
Сила 3 – это сила, с которой опора (пол лифта) действует на груз, препятствуя его падению. Это сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$). Она приложена к грузу в точке контакта с полом и направлена перпендикулярно опоре, то есть вертикально вверх.
Сила 2 – это сила, с которой груз действует на опору (пол лифта). Это вес груза ($\vec{P}$). Согласно третьему закону Ньютона, эта сила равна по модулю и противоположна по направлению силе нормальной реакции опоры ($\vec{N}$).

Теперь рассчитаем модули этих сил.
1. Модуль силы тяжести ($F_g$):
$F_g = mg$
$F_g = 100 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 1000 \text{ Н}$

2. Модуль силы нормальной реакции опоры ($\text{N}$) и веса груза ($\text{P}$):
Для нахождения силы $\text{N}$ (Сила 3) применим второй закон Ньютона к грузу. Выберем ось OY, направленную вертикально вверх (по направлению ускорения). Сумма проекций сил на эту ось равна произведению массы на проекцию ускорения:
$\sum F_y = ma$
$N - F_g = ma$
Выразим отсюда модуль силы нормальной реакции опоры $\text{N}$:
$N = F_g + ma = m(g + a)$
$N = 100 \text{ кг} \cdot (10 \text{ м/с}^2 + 2 \text{ м/с}^2) = 100 \text{ кг} \cdot 12 \text{ м/с}^2 = 1200 \text{ Н}$
Согласно третьему закону Ньютона, модуль веса груза $\text{P}$ (Сила 2) равен модулю силы нормальной реакции опоры $\text{N}$:
$P = N = 1200 \text{ Н}$

Зная все характеристики сил, заполним итоговую таблицу.

Сила	Название силы (обозначение)	Какое тело действует с этой силой?	На какое тело действует эта сила?	Модуль силы, Н
1	Сила тяжести ($F_g$)	Земля	Груз	1000
2	Вес груза ($\text{P}$)	Груз	Пол лифта	1200
3	Сила нормальной реакции опоры ($\text{N}$)	Пол лифта	Груз	1200

Ответ:

Таблица заполнена. Модуль силы 1 (сила тяжести) равен 1000 Н; модуль силы 2 (вес груза) равен 1200 Н; модуль силы 3 (сила нормальной реакции опоры) равен 1200 Н.