Номер 3, страница 92 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 6. Силы в механике. Параграф 22. Вес тела. Перегрузка и невесомость - номер 3, страница 92.

Условие.

3. В каких случаях тело находится в состоянии невесомости?

Решение.

Решение

Состояние невесомости — это состояние, при котором вес тела равен нулю. Вес тела, обозначаемый как $\text{P}$, представляет собой силу, с которой это тело воздействует на свою опору или подвес из-за гравитационного притяжения. Важно отличать вес от силы тяжести ($F_т = mg$), которая является силой гравитационного притяжения, действующей на тело со стороны, например, планеты.

Когда тело и его опора движутся с ускорением $\text{a}$, направленным вертикально вниз, вес тела можно рассчитать по формуле, вытекающей из второго закона Ньютона: $P = m(g-a)$, где $\text{m}$ — масса тела, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

Состояние невесомости наступает тогда, когда $P=0$. Из формулы видно, что это условие выполняется, если ускорение тела $\text{a}$ становится равным ускорению свободного падения $\text{g}$ ($a=g$). Это означает, что тело находится в состоянии невесомости, когда оно движется исключительно под влиянием силы тяжести, то есть совершает свободное падение.

Рассмотрим основные случаи, когда тело находится в состоянии невесомости:

1. Свободное падение. Любой объект, который падает, и при этом сопротивлением воздуха можно пренебречь, находится в невесомости. Например, подброшенный мяч на всем протяжении своего полета (вверх и вниз) или пассажиры в кабине лифта, у которого оборвался трос.

2. Орбитальное движение. Космический аппарат, находящийся на орбите Земли (например, Международная космическая станция), непрерывно "падает" на нее под действием гравитации. Однако из-за своей огромной горизонтальной скорости он постоянно "промахивается" мимо поверхности, двигаясь по орбите. Так как и сам корабль, и все объекты и люди внутри него падают с одинаковым ускорением $\text{g}$, они не давят друг на друга, испытывая состояние невесомости.

3. Полет по параболической траектории. Специальные самолеты могут создавать кратковременную (около 20-30 секунд) невесомость для тренировки космонавтов. Для этого самолет взмывает вверх, а затем движется по нисходящей дуге параболы, повторяя траекторию свободно брошенного тела. В этот момент все внутри самолета находится в состоянии свободного падения.

4. Нахождение вдали от массивных тел. В глубоком космосе, на значительном удалении от планет, звезд и других массивных объектов, гравитационное поле очень слабое ($g \approx 0$). В таких условиях сила тяжести, действующая на тело, практически равна нулю, и, как следствие, его вес также равен нулю.

Ответ: Тело находится в состоянии невесомости, когда оно движется только под действием силы тяжести, то есть его ускорение равно ускорению свободного падения ($a=g$). Основные примеры: свободное падение тел вблизи планеты, движение искусственных спутников и космонавтов на орбите, а также нахождение тел в межпланетном пространстве вдали от массивных объектов.