Номер 249, страница 41 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Невесомость. Законы движения и взаимодействия тел - номер 249, страница 41.

249. Мальчик, поднявшись на лестницу, случайно выронил ведро с водой. С какой силой давит вода на дно ведра во время падения?

Решение

Когда ведро с водой находится в состоянии покоя, вода давит на его дно с силой, равной своему весу, который определяется по формуле $P = mg$, где $m$ — масса воды, а $g$ — ускорение свободного падения. Эта сила давления по третьему закону Ньютона равна силе реакции опоры $N$, с которой дно действует на воду.

Во время свободного падения (если пренебречь сопротивлением воздуха) и ведро, и находящаяся в нем вода движутся с одинаковым ускорением $a$, равным ускорению свободного падения, то есть $a = g$.

Рассмотрим силы, действующие на воду в системе отсчета, связанной с Землей. На воду действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вертикально вниз, и сила реакции опоры $N$ со стороны дна ведра, направленная вертикально вверх. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая этих сил сообщает воде ускорение $a$:

$F_{тяж} - N = ma$

Поскольку тело находится в свободном падении, его ускорение $a=g$. Подставим это в уравнение:

$mg - N = mg$

Из этого уравнения следует, что сила реакции опоры $N$ равна:

$N = mg - mg = 0$

Сила, с которой вода давит на дно ведра, равна по модулю силе реакции опоры $N$. Следовательно, эта сила также равна нулю. Такое состояние, когда тело и его опора движутся только под действием силы тяжести, называется невесомостью.

Ответ:

Во время падения вода находится в состоянии невесомости, поэтому сила, с которой она давит на дно ведра, равна нулю.