Номер 3, страница 72 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 16. Невесомость и перегрузки. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 72.

Условие.

3. Как изменяется вес тела при его движении с ускорением, направленным вверх; вниз?

Решение.

Решение

Вес тела ($\text{P}$) – это сила, с которой тело, вследствие притяжения к Земле, действует на опору или подвес. В состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения (когда ускорение $a=0$) вес тела равен силе тяжести: $P_0 = mg$. При движении с ускорением вес тела может изменяться.

Рассмотрим тело массой $\text{m}$ на горизонтальной опоре (например, в лифте). На тело действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры $\text{N}$, направленная вертикально вверх. Согласно третьему закону Ньютона, вес тела $\text{P}$ по модулю равен силе реакции опоры: $P = N$.

Запишем второй закон Ньютона для тела в проекции на вертикальную ось OY, направленную вверх:

$ma_y = N - mg$

Отсюда выразим силу реакции опоры $\text{N}$, а следовательно, и вес $\text{P}$:

$P = N = mg + ma_y = m(g + a_y)$

где $a_y$ — проекция ускорения на вертикальную ось.

При движении с ускорением, направленным вверх

Если ускорение $\vec{a}$ направлено вверх, то его проекция на ось OY положительна: $a_y = a$. Подставляя это в формулу для веса, получаем:

$P = m(g + a)$

Так как $a > 0$, то $P > mg$. Это означает, что вес тела увеличивается по сравнению с весом в состоянии покоя. Такое явление называется перегрузкой.

Ответ: При движении тела с ускорением, направленным вверх, его вес увеличивается.

При движении с ускорением, направленным вниз

Если ускорение $\vec{a}$ направлено вниз, то его проекция на ось OY отрицательна: $a_y = -a$. Подставляя это в формулу для веса, получаем:

$P = m(g - a)$

Так как $a > 0$, то $P < mg$. Это означает, что вес тела уменьшается.

В предельном случае, когда тело свободно падает (то есть движется с ускорением $a = g$), его вес становится равным нулю: $P = m(g - g) = 0$. Это состояние называется невесомостью.

Ответ: При движении тела с ускорением, направленным вниз, его вес уменьшается.