Номер 1, страница 110 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

1. Укажите условие, при котором:

а) вес тела равен силе тяжести;

б) вес тела увеличивается;

в) вес тела уменьшается;

г) тело становится невесомым.

а) вес тела равен силе тяжести;

Вес тела $P$ – это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Сила тяжести $F_{тяж}$ – это сила, с которой Земля притягивает тело, и она равна $F_{тяж}=mg$. Вес тела $P$ связан с силой тяжести $mg$ и ускорением тела $a$ (направленным по вертикали) формулой $P = m(g-a)$, где ось направлена вертикально вниз, а $a$ — проекция ускорения на эту ось. Вес тела равен силе тяжести ($P=mg$), когда $m(g-a) = mg$. Это уравнение выполняется только при $a=0$. Ускорение равно нулю, когда тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно с постоянной скоростью.

Ответ: Вес тела равен силе тяжести, когда тело и его опора (или подвес) покоятся или движутся прямолинейно и равномерно.

б) вес тела увеличивается;

Увеличение веса тела, или перегрузка, происходит, когда $P > mg$. Используя формулу $P=m(g-a)$, получаем неравенство $m(g-a)>mg$, что упрощается до $-a>0$ или $a<0$. Отрицательное значение проекции ускорения на ось, направленную вниз, означает, что вектор ускорения направлен в противоположную сторону, то есть вертикально вверх. Такое происходит, например, при старте лифта вверх или при его торможении во время движения вниз.

Ответ: Вес тела увеличивается (наступает состояние перегрузки), когда тело движется с ускорением, направленным вертикально вверх.

в) вес тела уменьшается;

Уменьшение веса тела происходит, когда $P < mg$, но при этом тело продолжает оказывать давление на опору ($P>0$). Используя формулу $P=m(g-a)$, получаем неравенство $m(g-a)<mg$, что означает $-a<0$ или $a>0$. Положительное значение проекции ускорения на ось, направленную вниз, означает, что вектор ускорения направлен вертикально вниз. Это случается, например, при начале движения лифта вниз или при его торможении во время движения вверх. Условие $P>0$ дает $m(g-a)>0$, то есть $a<g$.

Ответ: Вес тела уменьшается, когда тело движется с ускорением, направленным вертикально вниз, и модуль этого ускорения меньше ускорения свободного падения ($a<g$)

г) тело становится невесомым.

Состояние невесомости наступает, когда вес тела становится равным нулю, $P=0$. Подставляя это в формулу веса $P=m(g-a)$, получаем $m(g-a)=0$. Так как масса тела $m$ не равна нулю, должно выполняться равенство $g-a=0$, откуда $a=g$. Это означает, что тело должно двигаться с ускорением, равным ускорению свободного падения $g$ и направленным вертикально вниз. Такое движение называется свободным падением. В этом состоянии на тело и опору действует только сила тяжести, и они не давят друг на друга.

Ответ: Тело становится невесомым, когда оно движется только под действием силы тяжести, то есть его ускорение равно ускорению свободного падения и направлено вниз ($a=g$).