Номер 1, страница 21 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел. Самостоятельные работы. СР-18. Вес тела, движущегося с ускорением. Вариант 1 - номер 1, страница 21.

Условие.

1. Каковы будут показания динамометра, к которому подвешен груз массой 2 кг, при свободном падении (рис. 28)? Ответ поясните.

Рис. 28

Решение.

Дано:

Масса груза, $m = 2$ кг

Ускорение свободного падения, $g \approx 9.8$ м/с²

Найти:

Показания динамометра, $\text{P}$

Решение:

Динамометр измеряет силу упругости пружины, которая в данном случае равна весу тела, подвешенного к нему. Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле.

Когда тело и его подвес (динамометр) движутся с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально вниз, вес тела $\text{P}$ определяется по формуле второго закона Ньютона. Равнодействующая сил, приложенных к грузу (сила тяжести $F_{тяж}$ вниз и сила упругости $F_{упр}$ вверх), сообщает ему ускорение $\text{a}$:

$m \cdot a = F_{тяж} - F_{упр}$

$m \cdot a = m \cdot g - F_{упр}$

Показания динамометра равны силе упругости, $P = F_{упр}$. Отсюда:

$P = m \cdot g - m \cdot a = m(g - a)$

В условии задачи сказано, что система «динамометр-груз» находится в состоянии свободного падения. При свободном падении единственной силой, действующей на систему, является сила тяжести, а её ускорение равно ускорению свободного падения: $a = g$.

Подставим значение ускорения $a=g$ в формулу для веса:

$P = m \cdot (g - g) = m \cdot 0 = 0$ Н

Это означает, что показания динамометра будут равны нулю. Такое состояние называется невесомостью. В состоянии свободного падения и груз, и пружина динамометра падают с одинаковым ускорением, поэтому груз не оказывает на пружину растягивающего действия. Пружина не деформируется, и динамометр показывает ноль.

Ответ: Показания динамометра при свободном падении будут равны 0 Н.