Номер 2, страница 71 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 16. Невесомость и перегрузки. Вопросы для самопроверки - номер 2, страница 71.

Условие.

2. В каком случае вес тела по модулю равен силе тяжести?

Решение.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо сначала чётко разделить понятия «сила тяжести» и «вес тела».

Сила тяжести ($F_{тяж}$) — это сила гравитационного притяжения, действующая на тело со стороны Земли (или другого небесного тела). Она приложена к центру масс самого тела и рассчитывается по формуле $F_{тяж} = mg$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. Эта сила действует на тело независимо от того, есть ли у него опора или подвес.

Вес тела ($\text{P}$) — это сила, с которой тело вследствие своего притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Эта сила приложена не к телу, а к опоре или подвесу. По третьему закону Ньютона, вес тела по модулю равен силе реакции опоры ($\text{N}$) или силе натяжения подвеса ($\text{T}$), которые действуют на тело.

Рассмотрим тело массой $\text{m}$ на горизонтальной опоре. Запишем второй закон Ньютона для этого тела в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:

$N - F_{тяж} = ma_y$

где $a_y$ — проекция ускорения тела на вертикальную ось. Отсюда выразим силу реакции опоры:

$N = F_{тяж} + ma_y = mg + ma_y$

Поскольку вес тела по модулю равен силе реакции опоры ($P = N$), то:

$P = m(g + a_y)$

Чтобы вес тела был равен силе тяжести ($P = F_{тяж}$), должно выполняться равенство:

$m(g + a_y) = mg$

Разделив обе части на $\text{m}$ (так как $m \neq 0$), получим:

$g + a_y = g$

Это равенство верно только в том случае, если $a_y = 0$.

Нулевое ускорение означает, что тело либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно и равномерно (с постоянной скоростью). Это же условие должно выполняться и для опоры или подвеса.

Ответ: Вес тела по модулю равен силе тяжести, если тело вместе с опорой или подвесом покоится или движется прямолинейно и равномерно в вертикальном направлении, то есть когда его ускорение равно нулю.