Номер 7, страница 58 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 13. Сила тяжести. Сила упругости. Вес тела. Вариант 2 - номер 7, страница 58.

Условие.

Покажите графически.

7. Как вес тела действует на цилиндр, изображённый на рисунке?

Решение.

7. Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. В данном случае, вес цилиндра, который можно обозначить как $\vec{P}$, — это сила, приложенная к доске и направленная вертикально вниз. Эта сила вызывает деформацию (прогиб) доски.

Важно понимать, что на сам цилиндр действует не его вес, а две другие силы. Во-первых, это сила тяжести ($\vec{F}_{тяж}$) — сила, с которой Земля притягивает цилиндр. Она приложена к центру масс цилиндра и направлена вертикально вниз. Её модуль равен $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ — масса цилиндра, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Во-вторых, это сила упругости (или сила нормальной реакции опоры, $\vec{N}$) — сила, с которой деформированная доска действует на цилиндр. Она приложена к основанию цилиндра и направлена вертикально вверх.

Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой цилиндр давит на доску (вес $\vec{P}$), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой доска действует на цилиндр (сила реакции опоры $\vec{N}$): $\vec{P} = -\vec{N}$.

Поскольку цилиндр находится в состоянии покоя, силы, действующие на него, скомпенсированы, то есть их векторная сумма равна нулю: $\vec{F}_{тяж} + \vec{N} = 0$. Из этого следует, что $\vec{N} = -\vec{F}_{тяж}$. Сопоставляя эти равенства, получаем, что вес цилиндра по модулю и направлению совпадает с силой тяжести, действующей на него: $\vec{P} = \vec{F}_{тяж}$.

Следовательно, вопрос "Как вес тела действует на цилиндр" с точки зрения физики не совсем корректен, так как вес действует на опору. Вероятнее всего, требуется показать силу, из-за которой возникает вес, то есть силу тяжести, действующую на цилиндр. Графически эта сила изображается в виде вектора (стрелки), который приложен к центру масс цилиндра и направлен строго вертикально вниз.

На рисунке выше красной стрелкой показана сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$, действующая на цилиндр. Она приложена к центру масс тела (геометрическому центру для однородного цилиндра) и направлена вертикально вниз.

Ответ: Вес тела действует на опору (в данном случае, на доску), а не на само тело (цилиндр). На цилиндр действует сила тяжести, которая и является причиной возникновения веса. Сила тяжести приложена к центру масс цилиндра и направлена строго вертикально вниз. Графически это изображается в виде вектора, исходящего из центра масс цилиндра и направленного вертикально вниз.