Номер 2, страница 110 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

2. Что такое перегрузка? Невесомость?

Что такое перегрузка?

Перегрузка – это состояние, при котором вес тела, то есть сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес, превышает силу тяжести, действующую на это тело. Это явление возникает, когда тело движется с ускорением, направленным так, что оно "помогает" силе тяжести создавать давление на опору.

Рассмотрим тело массой $m$, находящееся, например, в лифте, который начинает движение вверх с ускорением $a$. На тело действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вниз, и сила реакции опоры $N$, направленная вверх. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сил равна $ma$:

$N - mg = ma$

Отсюда сила реакции опоры равна:

$N = mg + ma = m(g+a)$

По третьему закону Ньютона, вес тела $P$ равен по модулю силе реакции опоры $N$. Таким образом, вес тела при ускоренном движении вверх будет:

$P = m(g+a)$

Поскольку $a > 0$, то вес $P$ становится больше силы тяжести $mg$. Отношение веса тела в состоянии перегрузки к его весу в состоянии покоя называется коэффициентом перегрузки $n$:

$n = \frac{P}{mg} = \frac{m(g+a)}{mg} = 1 + \frac{a}{g}$

Перегрузку испытывают космонавты при старте ракеты, летчики при выполнении фигур высшего пилотажа (например, при выходе из пикирования), а также посетители аттракционов, таких как "американские горки" в нижних точках траектории.

Ответ: Перегрузка — это явление увеличения веса тела, вызванное его ускоренным движением, при котором ускорение сонаправлено с силой тяжести (с точки зрения давления на опору).

Невесомость?

Невесомость – это состояние, при котором вес тела равен нулю. Важно понимать, что в состоянии невесомости сила тяжести продолжает действовать на тело, но тело не оказывает давления на опору или не растягивает подвес.

Невесомость наступает, когда на тело и его опору действует только сила тяжести, то есть когда они находятся в состоянии свободного падения.

Вернемся к формуле веса тела, движущегося с ускорением:

$P = m(g+a)$

При свободном падении ускорение тела $a$ равно ускорению свободного падения $g$ и направлено вниз. Если выбрать положительное направление оси OY вверх, то проекция ускорения на эту ось будет $a = -g$. Подставим это значение в формулу веса:

$P = m(g + (-g)) = m(g-g) = 0$

Вес тела становится равным нулю. Тело и опора (например, пол космического корабля) падают с одинаковым ускорением, и в результате тело перестает давить на опору.

Классическим примером невесомости является состояние космонавтов на борту Международной космической станции (МКС). Станция и все, что находится внутри нее, непрерывно "падают" на Землю, но из-за большой орбитальной скорости они постоянно "промахиваются", оставаясь на орбите. Также кратковременное состояние невесомости можно испытать в самолете, летящем по параболической траектории, или на некоторых аттракционах в момент свободного падения.

Ответ: Невесомость — это состояние, в котором вес тела равен нулю из-за того, что на него и на его опору действует только сила тяжести (состояние свободного падения).