Номер 5, страница 46 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава II. Динамика. Параграф 10. Решение задач по теме «Динамика» - номер 5, страница 46.

Условие.

5. Может ли при опускании груза увеличиться его вес? Поясните свой ответ.

Решение.

Да, при опускании груза его вес может увеличиться. Это явление связано с инерцией тела и происходит, когда движение груза вниз является замедленным.

Решение

Вес тела ($\text{P}$) – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. По третьему закону Ньютона, вес по модулю равен силе реакции опоры ($\text{N}$) или силе натяжения подвеса. Когда тело находится в покое или движется равномерно и прямолинейно, его вес равен силе тяжести: $P = mg$, где $\text{m}$ – масса тела, а $\text{g}$ – ускорение свободного падения.

Рассмотрим движение груза на подвесе (например, в лифте) с ускорением $\text{a}$. Направим ось OY вертикально вниз. На тело действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вниз, и сила натяжения подвеса $\text{N}$, направленная вверх. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая этих сил сообщает телу ускорение:

$m\vec{a} = \vec{F}_{тяж} + \vec{N}$

В проекции на ось OY:

$ma = mg - N$

Вес тела $\text{P}$ по модулю равен силе натяжения подвеса $\text{N}$. Выразим $\text{N}$ из уравнения:

$N = mg - ma = m(g - a)$

Следовательно, вес движущегося тела равен $P = m(g - a)$.

Вес увеличится, если он станет больше веса в состоянии покоя, то есть если $P > mg$. Подставим полученное выражение для веса в это неравенство:

$m(g - a) > mg$

Разделив обе части на $\text{m}$ (масса всегда положительна), получим:

$g - a > g$

$-a > 0$

$a < 0$

Знак «минус» у ускорения означает, что вектор ускорения направлен в сторону, противоположную направлению оси OY, то есть вертикально вверх.

По условию груз опускается, то есть его скорость направлена вниз. Если скорость направлена вниз, а ускорение — вверх, то это означает, что тело движется равнозамедленно. То есть, вес груза увеличивается, когда он замедляет свое движение вниз.

Классический пример – торможение лифта, который ехал вниз. В момент торможения перед остановкой на нижнем этаже пассажиры испытывают кратковременное увеличение веса (перегрузку).

Ответ: Да, вес груза при опускании может увеличиться. Это происходит, когда груз опускается с замедлением (тормозит), так как в этом случае его ускорение направлено вверх, противоположно вектору скорости.