Номер 2, страница 39 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 2. Взаимодействие тел. Самостоятельные работы. СР-19. Вес тела. Вариант № 1 - номер 2, страница 39.

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо четко различать понятия «вес тела» и «сила тяжести».

Сила тяжести ($F_т$) – это сила гравитационного притяжения, действующая на тело со стороны Земли (или другого массивного объекта). Она всегда направлена к центру Земли и рассчитывается по формуле $F_т = mg$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Сила тяжести приложена к центру масс самого тела.

Вес тела ($\text{P}$) – это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие гравитационного притяжения. Эта сила приложена к опоре или подвесу. По третьему закону Ньютона, вес тела по модулю равен силе реакции опоры ($\text{N}$) или силе натяжения подвеса ($\text{T}$), действующей на тело.

Вес тела численно равен силе тяжести ($P = mg$) только тогда, когда тело вместе с опорой или подвесом находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и равномерно (то есть с нулевым ускорением, $a=0$). Если тело движется с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально, то его вес изменяется: $P = m(g \pm a)$.

Проанализируем каждый из предложенных случаев:

а) на парте лежит книга;
Книга находится в состоянии покоя, её ускорение равно нулю ($a=0$). На книгу действуют две силы: направленная вниз сила тяжести $F_т = mg$ и направленная вверх сила нормальной реакции опоры $\text{N}$ со стороны парты. Согласно второму закону Ньютона, так как тело покоится, сумма сил равна нулю: $N - mg = 0$, следовательно, $N = mg$. Вес книги $\text{P}$ – это сила, с которой она давит на парту. По третьему закону Ньютона, $P = N$. Таким образом, вес книги численно равен силе тяжести: $P = mg$.

Ответ: вес тела численно равен силе тяжести.

б) лифт равномерно поднимает пассажира;
Ключевое слово здесь – «равномерно». Это означает, что скорость движения постоянна, а ускорение равно нулю ($a=0$). Как и в предыдущем случае, на пассажира действуют сила тяжести $F_т = mg$ (вниз) и сила реакции опоры $\text{N}$ со стороны пола лифта (вверх). Поскольку ускорение равно нулю, силы уравновешены: $N - mg = 0$, откуда $N = mg$. Вес пассажира $\text{P}$ по определению равен силе, с которой он давит на пол лифта, и по третьему закону Ньютона $P = N$. Следовательно, вес пассажира численно равен силе тяжести: $P = mg$.

Ответ: вес тела численно равен силе тяжести.

в) камень падает с обрыва?
Падающий камень находится в состоянии свободного падения. Если пренебречь сопротивлением воздуха, то он движется с ускорением свободного падения $a = g$, направленным вниз. В этом состоянии камень не имеет опоры или подвеса, на которые он мог бы действовать. Такое состояние называется невесомостью. Вес тела в состоянии невесомости равен нулю ($P=0$). При этом сила тяжести, действующая на камень, не равна нулю и составляет $F_т = mg$. Таким образом, вес тела не равен силе тяжести.

Ответ: вес тела не равен силе тяжести.