Номер 276, страница 36 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Взаимодействие тел. 12. Сила упругости. Закон Гука. Вес тела. Единицы силы - номер 276, страница 36.

Решение.

Вес тела — это сила, с которой тело из-за притяжения к Земле действует на опору или подвес. Вес обозначается символом $\vec{P}$ и является векторной величиной. Важно отличать вес от силы тяжести ($m\vec{g}$), которая приложена к центру масс самого тела. Вес же приложен к опоре или подвесу. Для тел, находящихся в покое или движущихся равномерно и прямолинейно, вес по величине и направлению совпадает с силой тяжести, то есть $\vec{P} = m\vec{g}$. Он всегда направлен вертикально вниз.

а) шар на горизонтальной плоскости

Для выполнения этого задания нарисуйте горизонтальную прямую, изображающую плоскость, и на ней окружность, изображающую шар. Вес шара $\vec{P}$ — это сила, с которой он давит на эту плоскость.

Вектор веса $\vec{P}$ следует рисовать из точки касания шара и плоскости. Этот вектор должен быть направлен строго вертикально вниз. Его величина равна силе тяжести, $P = mg$.

Физическое обоснование: на шар действуют сила тяжести $m\vec{g}$ (приложена к центру шара, направлена вниз) и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ (приложена к шару в точке касания, направлена вверх). Так как шар находится в равновесии, эти силы уравновешивают друг друга: $\vec{N} = -m\vec{g}$. Вес $\vec{P}$ — это сила, с которой шар действует на опору. По третьему закону Ньютона, эта сила равна по модулю и противоположна по направлению силе реакции опоры: $\vec{P} = -\vec{N}$. Отсюда следует, что $\vec{P} = -(-m\vec{g}) = m\vec{g}$.

Ответ: На рисунке с шаром, лежащим на горизонтальной плоскости, вектор веса $\vec{P}$ должен быть приложен к точке контакта шара с плоскостью и направлен вертикально вниз.

б) шар, подвешенный на нити

Нарисуйте точку подвеса, от которой идет вертикальная линия (нить) вниз, к которой прикреплена окружность (шар). Вес шара $\vec{P}$ в данном случае — это сила, с которой он тянет за нить.

Вектор веса $\vec{P}$ нужно приложить к точке крепления шара к нити и направить вертикально вниз, вдоль нити.

Физическое обоснование: на шар действуют сила тяжести $m\vec{g}$ (вниз) и сила натяжения нити $\vec{T}$ (вверх). В состоянии равновесия $\vec{T} = -m\vec{g}$. Вес шара $\vec{P}$ — это сила действия шара на подвес (нить). По третьему закону Ньютона, $\vec{P} = -\vec{T}$. Следовательно, $\vec{P} = m\vec{g}$.

Ответ: На рисунке с шаром, подвешенным на нити, вектор веса $\vec{P}$ должен быть приложен к точке крепления шара к нити и направлен вертикально вниз.

в) брусок, лежащий на наклонной плоскости

Нарисуйте наклонную прямую (плоскость) и на ней прямоугольник (брусок). Вес бруска $\vec{P}$ — это сила, с которой он действует на наклонную плоскость.

Вектор веса $\vec{P}$ и в этом случае должен быть направлен строго вертикально вниз, а не перпендикулярно наклонной плоскости. Точка приложения этой силы — поверхность контакта бруска и плоскости.

Физическое обоснование: по определению, вес тела, находящегося в состоянии покоя, равен действующей на него силе тяжести: $\vec{P} = m\vec{g}$. Сила тяжести всегда направлена вертикально вниз к центру Земли, независимо от ориентации опоры. Сила, с которой опора действует на тело (сила реакции опоры $\vec{R}$), уравновешивает силу тяжести: $\vec{R} = -m\vec{g}$. По третьему закону Ньютона, вес тела (сила, с которой тело действует на опору) равен $\vec{P} = -\vec{R}$. Из этого следует, что $\vec{P} = m\vec{g}$. Таким образом, вес бруска на наклонной плоскости направлен вертикально вниз.

Ответ: На рисунке с бруском на наклонной плоскости вектор веса $\vec{P}$ должен быть приложен к поверхности опоры под бруском и направлен строго вертикально вниз.