Номер 4, страница 94 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

Задача 4. На тело массой $\text{m}$ действует сила тяжести $\vec{F}_T$, тело действует на опору силой веса $\vec{P}$. Какие из трёх названных физических величин, являясь свойством данного тела, не изменяются при изменении его положения в пространстве, не зависит от движения этого тела и опоры?

Решение

Для ответа на вопрос проанализируем каждую из трёх упомянутых физических величин: массу ($\text{m}$), силу тяжести ($F_т$) и вес ($\vec{P}$).

1. Масса ($\text{m}$) является скалярной физической величиной, определяющей инертные и гравитационные свойства тела. В классической механике масса считается неотъемлемым свойством самого тела, её величина постоянна и не зависит от местоположения тела, его скорости или взаимодействия с другими телами. Таким образом, масса является инвариантной характеристикой.

2. Сила тяжести ($F_т$) — это сила, с которой тело притягивается к гравитирующему объекту (например, к Земле). Она вычисляется по формуле $F_т = mg$, где $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Величина $\text{g}$ зависит от массы гравитирующего объекта и расстояния до него. Следовательно, сила тяжести, действующая на тело, изменяется при изменении его положения в пространстве (например, на разной высоте над поверхностью Земли или на другой планете). Значит, сила тяжести не является свойством исключительно самого тела, а характеризует его взаимодействие с гравитационным полем.

3. Вес тела ($\vec{P}$) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Вес тела зависит не только от силы тяжести, но и от ускорения, с которым движется тело вместе с опорой (или подвесом). Если опора и тело движутся с ускорением $\vec{a}$, то вес тела определяется по формуле $\vec{P} = m(\vec{g} - \vec{a})$. Например, в лифте, ускоряющемся вверх, вес тела увеличивается ($P > mg$), а при ускорении вниз — уменьшается ($P < mg$). В состоянии свободного падения ($\vec{a}=\vec{g}$) наступает невесомость, и вес становится равным нулю. Таким образом, вес тела не является постоянной величиной и напрямую зависит от движения тела и опоры.

Исходя из анализа, можно сделать вывод, что из трёх названных величин только масса является внутренним, неизменным свойством самого тела, которое не зависит ни от его положения в пространстве, ни от его движения.

Ответ: Масса ($\text{m}$).