Номер 4, страница 55 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

4. От чего зависит вес тела?

Решение

Вес тела – это сила, с которой тело вследствие гравитационного притяжения к планете действует на опору или подвес. Вес, обозначаемый буквой $\text{P}$, является силой и измеряется в Ньютонах (Н). Важно отличать вес от массы ($\text{m}$), которая является скалярной величиной, мерой инертности тела, и измеряется в килограммах (кг).

Зависимость веса тела можно рассмотреть в двух основных ситуациях.

1. Тело в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения

Если тело покоится на горизонтальной опоре или движется с постоянной скоростью (то есть, его ускорение $a = 0$), то его вес по модулю равен силе тяжести $F_{т}$, действующей на него. Сила тяжести вычисляется по формуле $F_{т} = mg$. Следовательно, в этом простейшем случае вес тела равен:

$P = mg$

Из этой формулы видно, что вес зависит от двух величин:

- Массы тела ($\text{m}$). Чем больше масса тела, тем больше его вес при прочих равных условиях.

- Ускорения свободного падения ($\text{g}$). Эта величина зависит от небесного тела (например, на Луне $\text{g}$ примерно в 6 раз меньше, чем на Земле, поэтому и вес любого тела там будет в 6 раз меньше) и от конкретного местоположения на этом теле (например, на полюсах Земли $\text{g}$ немного больше, чем на экваторе; с увеличением высоты над поверхностью $\text{g}$ уменьшается).

2. Тело движется с ускорением, направленным вертикально

Это более общий случай, который показывает фундаментальное отличие веса от силы тяжести. Если тело вместе со своей опорой или подвесом движется с вертикальным ускорением $\text{a}$, его вес изменяется. Общая формула для веса в этом случае:

$P = m(g+a)$

Здесь ускорение $\text{a}$ считается положительным, если оно направлено вверх, и отрицательным, если направлено вниз.

- Если ускорение направлено вверх ($a > 0$), вес тела увеличивается. Такое состояние называется перегрузкой. Например, космонавт при старте ракеты испытывает значительную перегрузку.

- Если ускорение направлено вниз ($a < 0$), вес тела уменьшается. Например, когда лифт начинает движение вниз, люди в нем чувствуют кратковременное облегчение.

- Особый случай — невесомость. Она наступает, когда тело свободно падает, то есть движется вниз с ускорением, равным ускорению свободного падения ($a = -g$). В этом случае вес становится равным нулю:

$P = m(g - g) = 0$

Состояние невесомости испытывают космонавты на орбитальной станции, так как станция и все внутри нее находятся в состоянии постоянного свободного падения на Землю.

Ответ: Вес тела зависит от:
1. Массы тела.
2. Ускорения свободного падения в месте, где находится тело.
3. Ускорения, с которым движется само тело (а точнее, его опора или подвес) в вертикальном направлении.