Вспомните!, страница 107 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Вспомните!

При каких обстоятельствах вы можете испытать такие же ощущения?

Рис. 108. Силы взаимодействия тел равны

Решение

На рисунках изображена ситуация, когда тело находится в состоянии механического равновесия на горизонтальной опоре. Это означает, что тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно. В этом случае, согласно первому закону Ньютона, векторная сумма всех действующих на тело сил равна нулю.

Вопрос "испытать такие же ощущения" относится к ощущению веса тела. Важно понимать, что человек ощущает свой вес не напрямую как силу притяжения к Земле (силу тяжести), а опосредованно, через силу реакции опоры. Это сила, с которой опора (например, пол или стул) действует на тело, препятствуя его падению.

На рисунке 107 показано, что на тело действуют две силы по вертикали: направленная вниз сила тяжести $F_g$ (обозначена как $T$) и направленная вверх сила нормальной реакции опоры $N$. Условие равновесия записывается как $N = F_g$. Наше ощущение веса как раз и определяется величиной силы $N$.

В общем случае, согласно второму закону Ньютона, уравнение движения тела в проекции на вертикальную ось, направленную вверх, имеет вид: $N - F_g = ma_y$, где $m$ — масса тела, а $a_y$ — его ускорение по вертикали. Отсюда сила реакции опоры равна $N = F_g + ma_y = m(g + a_y)$.

"Такие же ощущения", как в состоянии покоя, мы будем испытывать тогда, когда сила реакции опоры $N$ будет равна силе тяжести $F_g$, то есть когда $N = mg$. Это условие выполняется при $a_y = 0$, то есть при отсутствии вертикального ускорения.

Следовательно, такие же ощущения возникают в следующих обстоятельствах:
1. Когда тело покоится на горизонтальной поверхности (стоит, сидит, лежит), так как в этом случае скорость и ускорение равны нулю.
2. Когда тело движется с постоянной скоростью (равномерно и прямолинейно). Например, при движении в автомобиле или поезде с постоянной скоростью по прямой горизонтальной дороге, или при движении в лифте с постоянной скоростью (как вверх, так и вниз).

Во всех этих случаях вертикальное ускорение отсутствует ($a_y=0$), и сила реакции опоры равна силе тяжести, что и создает привычное ощущение веса.

Ответ: Такие же ощущения (ощущение нормального веса) можно испытать в любых ситуациях, когда отсутствует вертикальное ускорение. Это включает в себя состояние покоя на горизонтальной поверхности, а также движение с любой постоянной скоростью (например, в лифте, движущемся равномерно, или в поезде, идущем по прямому участку пути без изменения скорости).