Номер 245, страница 41 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Невесомость - номер 245, страница 41.

Условие.

245. В начале подъёма в лифте высотного здания человек ощущает, что его прижимает к полу лифта. Изменяются ли при этом: а) масса человека; б) сила тяжести, действующая на человека; в) вес человека?

Решение.

В начале подъема лифт движется с ускорением, направленным вверх. Это состояние движения с ускорением влияет на физические величины, связанные с силами, действующими на человека. Рассмотрим каждую величину отдельно.

а) масса человека

Масса ($m$) является мерой инертности тела, то есть его способности сопротивляться изменению скорости. Это собственная, скалярная характеристика тела, которая не зависит от того, движется тело или покоится, а также от того, где оно находится. Поэтому масса человека при подъеме в лифте не изменяется.

Ответ: масса человека не изменяется.

б) сила тяжести, действующая на человека

Сила тяжести ($F_{тяж}$) — это сила гравитационного притяжения человека к Земле. Она рассчитывается по формуле $F_{тяж} = mg$, где $m$ — масса человека, а $g$ — ускорение свободного падения. Поскольку масса человека не меняется, а ускорение свободного падения в пределах высоты здания можно считать постоянным, то и сила тяжести, действующая на человека, не изменяется.

Ответ: сила тяжести, действующая на человека, не изменяется.

в) вес человека

Вес тела ($P$) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Когда лифт начинает движение вверх, он движется с ускорением $a$, направленным вверх. На человека в лифте действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вниз, и сила реакции опоры $N$ со стороны пола, направленная вверх.
Согласно второму закону Ньютона, $N - mg = ma$.
Отсюда сила реакции опоры $N = mg + ma = m(g + a)$.
По третьему закону Ньютона, вес человека $P$ равен по модулю силе реакции опоры $N$. Следовательно, вес человека в лифте, ускоряющемся вверх, равен $P = m(g + a)$.
Поскольку ускорение $a > 0$, вес человека $P$ становится больше, чем его вес в состоянии покоя ($P_0 = mg$). Это явление называется перегрузкой. Именно увеличение веса и ощущается человеком как «прижимание» к полу.

Ответ: вес человека изменяется (увеличивается).