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 № 2 - номер 2, страница 39.

Решение.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо понимать разницу между понятиями "вес тела" и "сила тяжести".

Сила тяжести ($F_т$) – это сила, с которой Земля притягивает тело. Она всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли, и рассчитывается по формуле $F_т = mg$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

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

Вес тела численно равен силе тяжести ($P = F_т$) только в двух случаях:

1. Тело покоится относительно Земли.
2. Тело движется прямолинейно и равномерно (то есть с постоянной скоростью, без ускорения).

В этих случаях ускорение тела $a = 0$, и согласно второму закону Ньютона, сила реакции опоры $\text{N}$ уравновешивает силу тяжести $F_т$, то есть $N = F_т$. Поскольку $P = N$, то и $P = F_т$. Если тело движется с ускорением, направленным вертикально, его вес изменяется. Рассмотрим каждую ситуацию отдельно.

а) на полке стоит чашка

Чашка находится в состоянии покоя, её ускорение равно нулю ($a=0$). На чашку действуют сила тяжести $F_т$, направленная вниз, и сила реакции опоры $\text{N}$ со стороны полки, направленная вверх. Так как чашка покоится, эти силы уравновешивают друг друга: $N = F_т$. Вес чашки $\text{P}$ — это сила, с которой она давит на полку, и по третьему закону Ньютона $P = N$. Следовательно, вес чашки численно равен силе тяжести ($P = F_т$).

Ответ: В этой ситуации вес численно равен силе тяжести.

б) по лестнице эскалатора равномерно движется пассажир

Ключевое слово здесь — "равномерно". Это означает, что скорость пассажира постоянна, а его ускорение равно нулю ($a=0$). Так как ускорение равно нулю, равнодействующая всех сил, приложенных к пассажиру, также равна нулю. Сила тяжести, действующая на пассажира, полностью компенсируется силой реакции со стороны ступеней эскалатора. Следовательно, сила реакции опоры равна по модулю силе тяжести. Вес пассажира, который по определению равен силе его действия на опору, также будет численно равен силе тяжести ($P = F_т$).

Ответ: В этой ситуации вес численно равен силе тяжести.

в) волейбольный мяч перелетает через сетку

Когда мяч находится в полете (если пренебречь сопротивлением воздуха), он не взаимодействует ни с какой опорой или подвесом. Единственная сила, действующая на него, — это сила тяжести $F_т$. Мяч движется с ускорением свободного падения $\text{g}$. Состояние, в котором тело движется только под действием силы тяжести, называется невесомостью. Поскольку у мяча нет опоры, на которую он мог бы действовать, его вес равен нулю ($P=0$). При этом сила тяжести, действующая на мяч, не равна нулю ($F_т = mg \neq 0$). Таким образом, вес не равен силе тяжести.

Ответ: В этой ситуации вес не равен силе тяжести.