Анализируйте, страница 91 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Познай себя

Что происходит с весом человека, летящего в самолете, когда самолет попадает в воздушную яму? Какие ощущения в организме помогут это почувствовать?

Анализируйте

1. Есть ли вес у орла, который парит в воздухе? А у орла, сидящего на ветке дерева?

2. Одинаков ли вес космической станции на Земле и когда она вращается вокруг Земли?

3. Через ручей перекинута прочная легкая доска (рис. 16.4). Какие изменения произойдут с доской, если на нее встанет мальчик? Какие возникнут силы?

Рис. 16.4

4. Между двумя телами действует сила всемирного тяготения. Если массу одного из тел увеличить вдвое, а расстояние между телами сохранить прежним, то изменится ли сила тяготения между ними? Если изменится, то как?

5. Просмотрите видео через QR-код и сделайте свои выводы.

Когда самолет попадает в воздушную яму, он начинает двигаться вниз с ускорением. Вес тела, в отличие от массы, зависит от ускорения. Вес человека в этом случае уменьшается. Формула для веса при движении с ускорением $a$, направленным вниз, выглядит так: $P = m(g-a)$, где $m$ — масса человека, $g$ — ускорение свободного падения. Поскольку самолет ускоряется вниз, вес $P$ становится меньше обычного веса $mg$. В предельном случае, если бы самолет находился в свободном падении ($a=g$), вес человека стал бы равен нулю, и наступило бы состояние невесомости.

Почувствовать это помогают ощущения, возникающие в организме. В первую очередь, это вестибулярный аппарат, расположенный во внутреннем ухе, который реагирует на изменения ускорения. Возникает характерное чувство "падения" или "проваливания", похожее на то, что испытываешь на качелях или аттракционах. Также можно почувствовать легкость во всем теле и ощущение, что внутренние органы "поднимаются вверх".

Ответ: При попадании в воздушную яму вес человека временно уменьшается. Это ощущается как падение, легкость в теле и чувство "поднимающихся" внутренних органов благодаря реакции вестибулярного аппарата.

1. Есть ли вес у орла, который парит в воздухе? А у орла, сидящего на ветке дерева?

Да, вес есть в обоих случаях. Вес — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. У орла, парящего в воздухе, опорой является сам воздух. Орел давит на воздух с силой, равной его силе тяжести, и эта сила является его весом. У орла, сидящего на ветке, опорой является ветка. Он давит на ветку с силой, равной силе тяжести, и это его вес. В обоих случаях на орла действует сила тяжести, и он передает эту силу на свою опору (воздух или ветку).

Ответ: Да, и у парящего в воздухе орла, и у сидящего на ветке орла есть вес.

2. Одинаков ли вес космической станции на Земле и когда она вращается вокруг Земли?

Нет, вес космической станции в этих двух случаях кардинально различается. На Земле, находясь на опоре (например, на стартовой площадке), космическая станция обладает огромным весом, который равен произведению ее массы на ускорение свободного падения ($P = mg$). Этот вес измеряется сотнями тонн.

Когда космическая станция вращается по орбите вокруг Земли, она находится в состоянии постоянного свободного падения. И сама станция, и все объекты внутри нее движутся с одинаковым ускорением, равным ускорению свободного падения на данной высоте. В результате они не давят друг на друга и на опоры. Это состояние называется невесомостью. Таким образом, вес станции и всего, что в ней находится, на орбите равен нулю. При этом сила гравитационного притяжения к Земле не равна нулю — именно она и удерживает станцию на орбите.

Ответ: Нет, вес не одинаков. На Земле станция имеет очень большой вес, а на орбите она находится в состоянии невесомости, и ее вес равен нулю.

3. Через ручей перекинута прочная легкая доска (рис. 16.4). Какие изменения произойдут с доской, если на нее встанет мальчик? Какие возникнут силы?

Когда мальчик встанет на доску, она под действием его веса деформируется — прогнется (как показано на рис. 16.4 б). Поскольку доска прочная, эта деформация будет упругой, то есть доска вернется в исходное состояние, когда мальчик сойдет с нее.

При этом возникнут следующие силы:

1. Вес мальчика ($P$) — сила, с которой мальчик давит на доску. Эта сила направлена вертикально вниз и равна по величине силе тяжести, действующей на мальчика ($P = mg$).
2. Сила упругости ($F_{упр}$) — возникает в деформированной (прогнутой) доске. Она направлена вертикально вверх и стремится вернуть доску в первоначальное положение. По третьему закону Ньютона, она равна по модулю и противоположна по направлению весу мальчика.
3. Силы реакции опоры ($N$) — силы, с которыми берега ручья (опоры) действуют на концы доски. Эти силы направлены вертикально вверх и в сумме уравновешивают вес мальчика (поскольку доска легкая, ее собственным весом пренебрегаем).

Ответ: Доска упруго деформируется (прогнется). Возникнут вес мальчика, действующий на доску, сила упругости в доске, направленная вверх, и силы реакции опоры со стороны берегов, также направленные вверх.

4. Между двумя телами действует сила всемирного тяготения. Если массу одного из тел увеличить вдвое, а расстояние между телами сохранить прежним, то изменится ли сила тяготения между ними? Если изменится, то как?

Дано:

$m'_{1} = 2m_1$

$r' = r$

Найти:

Как изменится сила тяготения $F$.

Решение:

Сила всемирного тяготения между двумя телами определяется по закону всемирного тяготения:

$F = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

где $G$ — гравитационная постоянная, $m_1$ и $m_2$ — массы тел, $r$ — расстояние между ними.

Это начальная сила $F_1$.

$F_1 = G \frac{m_1 m_2}{r^2}$

После изменения массы одного из тел новая сила $F_2$ будет равна:

$F_2 = G \frac{m'_1 m_2}{r'^2} = G \frac{(2m_1) m_2}{r^2} = 2 \cdot (G \frac{m_1 m_2}{r^2})$

Сравнивая $F_2$ и $F_1$, получаем:

$F_2 = 2 \cdot F_1$

Таким образом, сила тяготения увеличится в два раза.

Ответ: Да, сила тяготения изменится. Она увеличится в 2 раза.

5. Просмотрите видео через QR-код и сделайте свои выводы.

Я являюсь искусственным интеллектом и не имею технической возможности сканировать QR-коды или просматривать видео. Поэтому я не могу выполнить это задание.

Ответ: Задание не может быть выполнено, так как у меня нет возможности просмотреть видео по QR-коду.