Загрузить PDF
Загрузить PDF
Вес — сила, с которой тело действует на опору (или другой вид крепления), возникающая в поле силы тяжести. Масса связана с энергией и импульсом тела и эквивалентна энергии его покоя. Масса не зависит от силы тяжести (точнее от ускорения свободного падения). Поэтому тело, на Земле имеющее массу 20 кг, на Луне будет иметь массу 20 кг, но совсем другой вес (потому что ускорение свободного падения на Луне в 6 раз меньше, чем на Земле).
-
1
Для вычисления веса используйте формулу
. Вес — это сила, с которой тело действует на опору, и его можно рассчитать, зная массу тела. В физике используется формула .[1]
-
2
Определите массу тела. Так как ускорение свободного падения — это стандартная величина, то необходимо знать массу тела, чтобы найти его вес. Масса должна быть выражена в килограммах.
-
3
Узнайте величину ускорения свободного падения. На Земле, как уже было сказано выше, g = 9,8 м/с2. В других местах Вселенной эта величина меняется.[3]
- Ускорение свободного падения на поверхности Луны приблизительно равно 1,622 м/с2 (примерно в 6 раз меньше, чем на поверхности Земли). Поэтому ваш вес на Луне будет в 6 раз меньше вашего земного веса.[4]
- Ускорение свободного падения на Солнце приблизительно равно 274,0 м/с2 (примерно в 28 раз больше, чем на Земле). Поэтому ваш вес на Солнце будет в 28 раз больше вашего земного веса (если, конечно, вы выживете на Солнце, что еще не факт!).[5]
- Ускорение свободного падения на поверхности Луны приблизительно равно 1,622 м/с2 (примерно в 6 раз меньше, чем на поверхности Земли). Поэтому ваш вес на Луне будет в 6 раз меньше вашего земного веса.[4]
-
4
Подставьте значения в формулу
. Теперь, когда вы знаете массу и ускорение свободного падения , подставьте их значения в формулу . Так вы найдете вес тела (измеряется в ньютонах, Н).
Реклама
-
1
Задача № 1. Найдите вес тела массой 100 кг на поверхности Земли.
-
2
Задача № 2. Найдите вес тела массой 40 кг на поверхности Луны.
-
3
Задача № 3. Найдите массу тела, которое на поверхности Земли весит 549 Н.
Реклама
-
1
Не путайте массу и вес. Самая распространенная ошибка — перепутать вес и массу (что немудрено, ведь в повседневной жизни мы обычно называем массу весом). Но в физике все не так. Запомните, масса — это постоянное свойство объекта, то, сколько в нем вещества (килограммов), где бы он ни находился. Вес — это сила, с которой объект всеми своими килограммами давит на поверхность, и эта сила на разных небесных телах будет различной.
- Масса измеряется в килограммах или граммах. Запомните, что в этих словах, как и в слове «масса», есть буква «м».
-
2
Используйте правильные единицы измерения. В задачах по физике вес или силу измеряют в ньютонах (Н), ускорение свободного падения — в метрах на секунду в квадрате (м/с2), а массу — в килограммах (кг). Если для какой-либо из этих величин вы возьмете не ту единицу измерения, воспользоваться формулой будет нельзя. Если масса в условиях задачи указана в граммах или тоннах, не забудьте перевести ее в килограммы.
Реклама
Приложение: вес, выраженный в кгс
- Ньютон — это единица измерения силы в международной системе единиц СИ. Нередко сила выражается в килограмм-силах, или кгс (в системе единиц МКГСС). Эта единица очень удобна для сравнения весов на Земле и в космосе.
- 1 кгс = 9,8166 Н.
- Разделите вес, выраженный в ньютонах, на 9,80665.
- Вес космонавта, который «весит» 101 кг (то есть его масса равна 101 кг), составляет 101,3 кгс на Северном полюсе и 16,5 кгс на Луне.
- Международная система единиц СИ — система единиц физических величин, которая является наиболее широко используемой системой единиц в мире.
Советы
- Самая трудная задача — уяснить разницу между весом и массой, так как в повседневной жизни слова «вес» и «масса» используются как синонимы. Вес — это сила, измеряемая в ньютонах или килограмм-силах, а не в килограммах. Если вы обсуждаете ваш «вес» с врачом, то вы обсуждаете вашу массу.
- Ускорение свободного падения также может быть выражено в Н/кг. 1 Н/кг = 1 м/с2.
- Плечевые весы измеряют массу (в кг), в то время как весы, работа которых основана на сжатии или расширении пружины, измеряют вес (в кгс).
- Вес космонавта, который «весит» 101 кг (то есть его масса равна 101 кг), составляет 101,3 кгс на Северном полюсе и 16,5 кгс на Луне. На нейтронной звезде он будет весить еще больше, но он, вероятно, этого не заметит.
- Единица измерения «Ньютон» применяется намного чаще (чем удобная «кгс»), так как можно найти множество других величин, если сила измеряется в ньютонах.
Реклама
Предупреждения
- Выражение «атомный вес» не имеет ничего общего с весом атома, это масса. В современной науке оно заменено на выражение «атомная масса».
Реклама
Об этой статье
Эту страницу просматривали 113 770 раз.
Была ли эта статья полезной?
Невесомость: что это такое
Невесомость — это состояние, при котором тело не давит на опору или подвес.
Само слово «невесомость» как бы подсказывает нам, что веса здесь быть не должно. При этом непонятно, что с ним тогда происходит. Давайте разбираться.
Получай лайфхаки, статьи, видео и чек-листы по обучению на почту
Полезные подарки для родителей
В колесе фортуны — гарантированные призы, которые помогут наладить учебный процесс и выстроить отношения с ребёнком!
Вес тела
Вес — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Измеряется вес, как и любая другая сила, в Ньютонах.
«Но погодите! Вес же измеряют в килограммах — я вот вешу 50»
Это не совсем верно. В быту мы часто подменяем понятие «масса» понятием «вес» и говорим: вес чемодана — десять килограммам. В физике это два совершенно разных понятия, которые при этом взаимосвязаны.
Если у вас неподалеку есть весы — приглашаем в эксперимент! Один нюанс: наша затея сработает именно с механическими весами, но не с электронными. Поехали!
Шаг 1. Если встать на весы ровно и не двигаться — ваш вес будет высчитываться по формуле:
P = mg
P — вес тела [Н]
m — масса [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с2
Здесь может возникнуть два возражения:
-
Это же сила тяжести, а не вес. Формула такая же!
-
На весах масса отображается в килограммах. И если я свою массу умножу на ускорение свободного падения, то явно получу число почти в 10 раз больше, чем показывают весы.
Точка приложения силы. Эта формула и правда аналогична силе тяжести. Вес тела в состоянии покоя численно равен массе тела, разница состоит лишь в точке приложения силы.
Сила тяжести — это сила, с которой Земля действует на тело, а вес — сила, с которой тело действует на опору. Это значит, что у них будут разные точки приложения: у силы тяжести к центру масс тела, а у веса — к опоре.
Весы измеряют силу. Весы работают таким образом, что измеряют вес тела — силу, с которой мы на них действуем, а показывают — массу. Можно сделать вывод, что весы — это динамометр (прибор, измеряющий силу).
Продолжаем эксперимент.
Шаг 2. Теперь пошалим и резко встанем на носочки! Стрелка резко отклонилась влево, а потом вернулась на место. Вы придали себе ускорение, направленное вверх — в то время, как ускорение свободного падения всегда направлено к центру Земли (вниз).
Теперь вес тела вычисляем по формуле:
P = m (g − a)
P — вес тела [Н]
m — масса [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
a — ваше ускорение [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с2
Шаг 3. Последняя часть эксперимента — резко опуститься на пятки. Теперь вы сильнее давите на весы, потому что придали ускорение, направленное вниз. Стрелка весов отклонится вправо и вернется на место, когда вы придете в состояние покоя.
Формула веса примет вид:
P = m (g + a)
P — вес тела [Н]
m — масса [кг]
g — ускорение свободного падения [м/с2]
a — ваше ускорение [м/с2]
На планете Земля g = 9,8 м/с2
Кстати, если ровно стоять на весах, но взвешиваться в лифте — все будет работать наоборот. Если лифт едет вверх, то он как будто давит весами на человека, стоящего на них, а это как раз ситуация с увеличением веса. А если вниз — весы как будто бы от вас «убегают», чтобы показать меньшее значение.
Этот случай мы можем описать через 2 закон Ньютона. Возьмем лифт, который едет вниз. Обозначим силы на рисунке.
N – сила реакции опоры [Н];
mg – сила тяжести [Н];
a – ускорение, с которым движется лифт [м/с2].
N + mg = ma
При проецировании на ось y, направленную вниз, мы получаем:
−N + mg = ma
А теперь нам понадобится третий закон Ньютона — по нему сила реакции опоры равна весу тела:
P = N
−P + mg = ma
P = m (g − a)
Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!
Снова невесомость
Ну что, с весом разобрались. А теперь давайте сделаем так, чтобы его не стало и получилась та самая невесомость.
Чтобы привыкнуть к ощущению невесомости в космосе, космонавты тренируется в специальных самолетах-лабораториях:
Он взлетает и начинает просто падать, чтобы ускорение самолета было равно ускорению свободного падения. В этот момент, в формуле веса из g вычитается равное ему значение и получается 0:
P = m (g − a) = m (9,8 − 9,8) = 0
Вот мы и в невесомости!
Так это что же, космонавты испытывают невесомость, потому что падают?
Если они летят вокруг Земли, то да. Как писал Дуглас Адамс в книге «Автоспом по галактике»: «Летать просто. Нужно просто промахнуться мимо Земли».
Когда космический корабль обращается вокруг Земли, он просто пытается на нее упасть, но промахивается. Такой процесс происходит, когда корабль движется с первой космической скоростью, равной 7.9 км/с. Это та скорость, с которой корабль становится искусственным спутником Земли.
Кстати, есть еще вторая и третья космические скорости. Вторая космическая скорость — это минимальная скорость, с которой должно двигаться тело, чтобы оно могло без затрат дополнительной работы преодолеть влияние поля тяготения Земли, т. е. удалиться на бесконечно большое расстояние от Земли. А тело, которое двигается с третьей космической скоростью, и вовсе вылетит за пределы Солнечной системы. Такие дела. 🙂
Вес тела — сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле давит на опору или растягивает подвес.
Вес тела имеет электромагнитную природу (не путать с силой тяжести – она возникает между двумя телами и имеет гравитационную природу!). Обозначается P. Измеряется динамометром. Единица измерения — Н (Ньютон).
Вес имеет направление, противоположное силе реакции опоры или силе натяжения нити. Точкой приложения веса является точка опоры или подвеса: P↑↓N или P↑↓T.
Согласно III закону Ньютона модуль веса тела определяется одной из следующих формул:
P = T; P = N; P = Fупр.
Если тело и опора или подвес неподвижны, то модули силы реакции опоры, силы натяжения подвеса, а также силы упругости равны модулю силы тяжести. Поэтому в неподвижной системе модуль веса неподвижного тела тоже равен модулю силы тяжести:
P0 = Fтяж = mg
Если тело находится в состоянии невесомости, его вес равен нулю: P = 0. Это значит, что это тело не оказывает никакого действия ни на подвес, ни на опору.
Пример №1. Гиря массой 1 пуд стоит на полу. Определить вес гири.
Так как гиря покоится, ее вес будет равен модулю силы тяжести. 1 пуд = 16,38 кг. Следовательно:
P = mg = 16,38∙10 = 163,8 (Н)
Перегрузка
Перегрузка — отношение абсолютной величины линейного ускорения, вызванного негравитационными силами, к стандартному ускорению свободного падения на поверхности.
Перегрузка определяется отношением:
Перегрузка возникает, когда система, в которой находится тело, движется с ускорением.
Вес тела в движущейся равноускоренно системе
Вес тела в движущейся системе может быть больше или меньше веса того же тела в системе, которая находится в состоянии покоя:
- Если система движется равноускоренно в направлении ускорения свободного падения, вес тела меньше веса тела в неподвижной системе: при a↑↑g — P < P0.
- Если система движется равноускоренно в направлении, противоположном ускорению свободного падения, вес тела больше веса тела в неподвижной системе: при a↑↓g — P > P0.
- Если система движется с равномерной скоростью (ускорение равно нулю) в любом направлении по отношению к ускорению свободного падения, вес тела равен весу тела в неподвижной системе: при a = 0 — P = P0.
Применение законов Ньютона для определения веса тела
Опора или подвес неподвижны |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
N + mg = ma или T + mg = ma Проекция на ось ОУ: N – mg = 0 или T — mg = 0 |
Ускорение опоры направлено вверх |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
N + mg = ma Проекция на ось ОУ: N – mg = ma Вес тела: P = N = ma + mg = m(a + g) |
Ускорение опоры направлено вниз |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
N + mg = ma Проекция на ось ОУ: mg – N = ma Вес тела: P = N = mg – ma = m(g – a) |
Вершина выпуклого моста |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
N + mg = maц.с. Проекция на ось ОУ: mg – N = m aц.с. Вес тела: P = N = mg – m aц.с. = m(g – aц.с.) |
Нижняя точка вогнутого моста |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
N + mg = maц.с. Проекция на ось ОУ: N – mg = maц.с. Вес тела: P = N = maц.с. + mg = m(aц.с. + g) |
Полный оборот на подвесе |
|
 |
Второй закон Ньютона в векторной форме:
T + mg = ma Проекция на ось ОУ в точке А: T + mg = maц.с. Вес тела в точке А: P = T = maц.с. – mg = m (aц.с. – g) Проекция на ось ОУ в точке В: T – mg = maц.с. Вес тела в точке В: P = T = maц.с. + mg = m (aц.с. + g) Важно! Центростремительное ускорение всегда направлено к центру окружности. |
Пример №2. Автомобиль массой 1000 кг едет по выпуклому мосту с радиусом кривизны 40 м. Какую скорость должен иметь автомобиль в верхней точке моста, чтобы пассажиры в этой точке почувствовали невесомость?
Вес тела в верхней точке выпуклого моста равен:
P = m(g – aц.с.)
Чтобы пассажиры почувствовали состояние невесомости, вес тела должен быть равен 0:
m(g – aц.с.) = 0
Масса не может быть нулевой, поэтому:
g – aц.с. = 0
g = aц.с
Значит, пассажиры в верхней точке моста почувствуют невесомость, если центростремительное ускорение будет равно ускорению свободного падения. Центростремительное ускорение определяется формулой:
Отсюда скорость автомобиля в верхней точке моста должна быть равна:
Задание EF18133
Четыре одинаковых кирпича массой m каждый сложены в стопку (см. рисунок). Если убрать два верхних кирпича, то модуль силы N, действующей со стороны горизонтальной опоры на первый кирпич, уменьшится на…
Алгоритм решения
1.Вычислить силу, с которой оставшиеся кирпичи давят на опору.
2.Применить третий закон Ньютона.
3.Определить силу, с которой действует горизонтальная опора на первый кирпич.
Решение
Так как кирпичи покоятся, вес каждого равен:
P = mg
Вес двух кирпичей равен:
2P = 2mg
Опора действует на первый кирпич с такой же силой, с какой на него действует два кирпича, оставшихся после того, как два верхних кирпича убрали.
Следовательно:
N = 2P = 2mg
Ответ: б
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Задание EF17624
Подъёмный кран поднимает груз с постоянным ускорением. На груз со стороны каната действует сила, равная по величине 8⋅103 H. На канат со стороны груза действует сила, которая:
а) 8∙103 Н
б) меньше 8∙103 Н
в) больше 8∙103 Н
г) равна силе тяжести, действующей на груз
Алгоритм решения
1.Сформулировать третий закон Ньютона.
2.Применить закон Ньютона к канату и грузу.
3.На основании закона сделать вывод и определить силу, которая действует на канат со стороны груза.
Решение
Третий закон Ньютона формулируется так:
«Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулям и направлены по одной прямой в противоположные стороны».
Математически он записывается так:
FA = –FB
Если на груз со стороны каната действует некоторая сила, то и груз действует на канат с этой силой, которая называется весом этого груза, или силой натяжения нити. Следовательно, груз действует на канат с силой 8∙103 Н.
Ответ: а
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Задание EF22586
Мальчик медленно поднимает гирю, действуя на неё с силой 100 Н. Гиря действует на руку мальчика с силой:
а) больше 100 Н, направленной вниз
б) меньше 100 Н, направленной вверх
в) 100 Н, направленной вниз
г) 100 Н, направленной вверх
Алгоритм решения
1.Записать исходные данные.
2.Сделать чертеж, иллюстрирующий ситуацию.
3.Записать второй закон Ньютона в векторной форме.
4.Записать второй закон Ньютона в виде проекций.
5.Вычислить силу, с которой гиря действует на руку мальчика.
Решение
Запишем исходные данные: мальчик поднимает гирю вверх с силой F = 100 Н.
Сделаем рисунок. В данном случае рука мальчика выступает в роли подвеса. Так как мальчик поднимает гирю медленно, можно считать, что он поднимает ее равномерно (равнодействующая всех сил равна нулю). Выберем систему координат, направление оси которой совпадает с направлением движения руки и гири.
На руку (подвес) действуют только две силы. Поэтому второй закон Ньютона выглядит следующим образом:
P + T = 0
Запишем этот же закон в проекции на ось ОУ:
–P + T = 0
Отсюда:
P = T
Следовательно, на руку мальчика действует вес гири, который по модулю равен силе, с которой мальчик действует на эту гирю.
Внимание! Существует второй способ решения задачи через третий закон Ньютона. Согласно ему, тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю, но противоположными по направлению.
Ответ: в
pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор
Алиса Никитина | Просмотров: 6.6k
Сила веса
Содержание:
- Что такое сила веса
- История понятия
- Способы измерения
- Важные формулы для расчета веса тела
- Отличие силы веса тела от силы тяжести
- Примеры задач для расчета веса тела
- Вес на других планетах
Что такое сила веса
Вес тела является силой влияния этого тела на опору в виде подвеса или иной разновидности крепления, которая препятствует падению, и возникает в области воздействия силы тяжести.
Вес тела в единицах СИ измеряется в Ньютонах (Н).
Термин «вес» обычно не применяется в законах в физике. Чаще всего используют понятия «масса» и «сила». Более содержательная величина — это сила воздействия на опору. Если ее рассчитать, то можно, к примеру, оценить абсолютную способность опоры стабилизировать положение рассматриваемого тела в определенных условиях.
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.
История понятия
Еще древнегреческие философы оперировали определениями тяжести и легкости тел, как неотъемлемыми их физическими свойствами.
- Согласно Платону, вес является естественной тенденцией объектов искать себе подобные.
- Аристотель понимал легкость, как свойство в восстановлении порядка ключевых компонентов, включая воду, воздух, землю и огонь.
- Это качество Архимедом определялось, как противоположное плавучести.
- Евклид впервые представил контактное определение веса. Оно заключалось в том, что данная величина является легкостью одной вещи в сравнении с другой, измеряемой балансом.
Примечание
В 1901 году была проведена третья Генеральная конференция по мерам и весам. В рамках мероприятия было подчеркнуто, что понятие «вес» соответствует величине аналогичной природы, что и определение «сила». На конференции было отмечено понятие веса тела, как произведение массы тела на ускорение, вызванное гравитацией. Стандартным весом тела было принято называть произведение массы тела и стандартного ускорения, которое составляет 980,665 см/с2.
Способы измерения
Прибором, позволяющим измерить вес тела, являются пружинные весы. Если они градуированы, то с их помощью можно определить массу тела.
Принцип действия рычажных весов заключается в сравнении масс объектов, которые подвержены воздействию равного ускорения свободного падения, либо суммы ускорений в случае неинерциальных систем отсчета.
Если используют технические пружинные весы, то ускорение свободного падения, как правило, не учитывают. Это связано с минимальным влиянием этой величины на измерения, которая меньше, чем практически необходимая точность взвешивания.
Для газообразной и жидкой среды характерно действие силы Архимеда, что объясняет разницу измерений веса по сравнению с взвешиванием аналогичного тела в вакууме.
Важные формулы для расчета веса тела
В том случае, когда тело находится в состоянии покоя в условиях инерциальной системы отсчета, его вес Р будет равен силе тяжести, которая воздействует на тело, пропорционален массе m и ускорению свободного падения g в рассматриваемой точке.
Формула для расчета веса имеет вид:
P = m * g
Ускорение свободного падения является зависимой величиной. Оно определяется высотой над поверхностью Земли, а также географическими координатами точки измерения.
В результате вращения Земли в течение суток наблюдается широтное уменьшение веса. Таким образом, данная величина на экваторе будет меньше, чем на полюсах. Значение g также меняется в связи с гравитационными аномалиями. Они объясняются неодинаковым строением поверхности планеты. Если объект находится не на Земле, а близко к поверхности другой планеты, то величина ускорения свободного падения будет определяться массой и габаритами этой планеты.
Невесомость — отсутствие веса. Данное состояние возможно при удалении тела от объекта, который его притягивал, либо в том случае, когда тело пребывает в свободном падении, то есть:
g – w = 0
Тело, масса которого m, может быть подвержено воздействию других сил. Такие силы обусловлены гравитационным полем. Примерами являются сила Архимеда и сила трения.
Отличие силы веса тела от силы тяжести
Термины силы тяжести и веса отличаются. Оба понятия применимы для теории гравитационного поля в физике. Нередко их неверно используют в разном контексте. Это связано с тем, что в стандартном понимании такие определения, как масса в виде свойства материи и вес, воспринимаются в качестве тождественных. По этой причине важно правильно понимать тяжесть и вес тела при рассмотрении научных вопросов. Часто эти две концепции применяются, как взаимозаменяемые.
Сила, направленная на тело со стороны Земли или другого астрономического объекта, является силой тяжести:
F (тяж) = m * g
Сила воздействия тела на опору или вертикальный подвес является весом тела, которая обозначена буквой W и представляет собой векторную величину.
При этом наблюдают процесс отталкивания атомов или молекул объекта от частиц основания. В результате:
- появляется частичная деформация опоры и объекта;
- возникают силы упругости;
- незначительно изменяется форма тела и опоры;
- возникает сила реакции опоры и сила упругости на поверхности тела.
Примеры задач для расчета веса тела
Задача № 1
Требуется определить массу шара из свинца, если его вес составляет 600 Н.
Решение:
P = m * g
m = P / g
m = 600 / 10 = 60
Ответ: масса шара равна 60 килограмм.
Задача № 2
Имеется футбольный мяч, который весит 400 грамм. Требуется вычислить его вес и силу тяжести, оказывающую на него воздействие.
Решение:
P = F (тяж) = m * g
P = F (тяж) = 0,4 * 10 = 4
Ответ: вес мяча и сила тяжести равны 4 Н.
Задача № 3
Необходимо определить вес воды, объем которой составляет 3 кубических дециметра.
Решение:
P = m * g
m = p * V
m = 1000 * 0.003 = 3
Р = 3 * 9.8 = 29.4
Ответ: вес воды равен 29,4 Н.
Задача № 4
К потолку подвешена люстра. Она действует на подвес с силой 49 Н. Требуется определить массу люстры.
Решение:
P = m * g
m = P / g
m = 49 / 9.8 = 5
Ответ: масса люстры составляет 5 килограмм.
Вес на других планетах
Вес тела зависит от гравитационного ускорения. Притяжение на других планетах определяется их массой и удалением поверхности от центра тяжести. Сравнить гравитационные ускорения можно с помощью таблицы:
1. Вспоминай формулы по каждой теме
2. Решай новые задачи каждый день
3. Вдумчиво разбирай решения
Вес тела
Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес. Вес приложен не к телу, а к опоре или подвесу.
Рассмотрим два стандартных случая:
1) Тело массы (m) вместе с опорой движется с ускорением (a), направленным вертикально вверх. Найдите вес тела.
Направим ось (Y) вертикально вверх, как показано на рисунке.
Запишем второй закон Ньютона: [mvec{a}=mvec{g}+vec{N}] Перейдём к проекциям на ось (Y): [ma=N-mg] Отсюда [N = mg + ma = m(g + a)] Следовательно, вес тела находится по формуле [P = m(g + a)] Как видим, вес тела больше силы тяжести. Такое состояние называется перегрузкой.
2) Тело массы m вместе с опорой движется с ускорением (displaystyle a<g), направленным вертикально вниз. Найдите вес тела.
Направим ось (Y) вертикально вниз, как показано на рисунке.
Запишем второй закон Ньютона: [mvec{a}=mvec{g}+vec{N}] Перейдём к проекциям на ось (Y): [ma=mg-N] Отсюда [N = mg — ma = m(g — a)] Следовательно, вес тела находится по формуле [P = m(g — a)] Как видим, вес тела меньше силы тяжести. При (displaystyle a=g) вес тела обращается в нуль. Такое состояние называется невесомостью, при нем тело не давит на опору или не растягивает подвес.
Пять одинаковых ящиков массой 10 кг, расположенных на горизонтальном столе, лежат друг на друге (см. рис.). На сколько изменится (в Н) сила реакции опоры, действующая на первый ящик со стороны стола, если снять три верхних ящика? 
Вес тела – сила, с которой тело действует на опору или подвес. Исходя из третьего закона Ньютона: [vec{N}=-vec{P}] Условие равновесия: [N=5mg] Пусть масса одного ящика – m. Можно заменить 5 ящиков массой m на один большой ящик массой 5m, очевидно, что сила реакции опоры из-за этого не изменится. Так же после снятия трех ящиков остается груз массой 2m. Значит, [Delta P=5mg-2mg=3mg=3 cdot 10 cdot 10 = 300 text{ Н }]
Ответ: 300
В лифте, двигающемся вверх с ускорением 3 м/(c^{2}), стоит человек массой 70 кг. Найдите вес человека в лифте (в Н).
По третьему закону Ньютона (в модульной форме): [P=N] На человека в лифте действуют две силы – (vec{N}), направленная вверх (сила реакции опоры), и сила тяжести (mvec{g}), направленная вниз.
Запишем второй закон Ньютона: [mvec{a}=vec{N}+mvec{g} Rightarrow N=m(a+g)=70 cdot 13 = 910 text{ Н }] Заметим, что переход из векторного выражения к скалярному справедлив, так как все силы, приложенные к телу, действуют вдоль одной прямой (оси).
Ответ: 910
По горизонтальной шероховатой поверхности равномерно толкают ящик массой 20 кг, прикладывая к нему силу, направленную под некоторым углом к горизонтали (сверху вниз). Модуль этой силы равен 100 H, а модуль силы, с которой ящик давит на поверхность, равен 250 Н. Чему равен угол между силой и горизонталью? (Ответь дать в градусах).
Запишем второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось: [0=N-mg-Fsinalpha] Где N – сила, с которой ящик давит на поверхность, mg – сила тяжести, F – сила, прикладываемая к ящику.
Таким образом, синус угла между силой и горизонталью составляет: [sinalpha=dfrac{N-mg}{F}=dfrac{250text{ H}-200text{ H}}{100text{ H}}=0,5] Следовательно, угол ( alpha ) равен (30^{circ}).
Ответ: 30
Первая сферическая планета радиусом 2000 км равномерно вращается вокруг своей оси. Угловая скорость её вращения равна 121 радиан за земные сутки. Вторая сферическая планета имеет радиус 3500 км, также равномерно вращается вокруг своей оси. Ее угловая скорость вращения составляет 81 радиан за земные сутки. При этом тела, находящиеся на экваторе обоих планет, испытывают состояние невесомости. Чему равно отношение первого ускорения свободного падения ко второму? Ответ округлите до десятых долей.
Тела на экваторе планеты испытывают состояние невесомости, следовательно, на экваторе ускорение свободного падения равно центростремительному ускорению. Тогда отношение центростремительных ускорений принимает следующий вид: [{a_text{ц1}=omega^2_1 R_1=(dfrac{121}{24cdot3600text{ c}})^2cdot2cdot10^6text{ м}}approx3,9 text{ м/с$^2$}] [{a_text{ц2}=omega^2_2 R_2=(dfrac{81}{24cdot3600text{ с}})^2cdot3,5cdot10^6text{м}}approx3,1text { м/с$^2$}] Где (omega) – угловая скорость, R – радиус планеты.
Теперь найдем отношение центростремительных ускорений: [dfrac{a_text{ц1}}{a_text{ц2}}=dfrac{3,9text{ м/с$^2$}}{3,1text{ м/с$^2$}}approx1,3]
Ответ: 1,3
Как готовиться к сочинению за 2 дня до ЕГЭ? Четко и без воды
Как готовиться к сочинению за 2 дня до ЕГЭ? Четко и без воды