Параграф 18 Физика 9 класс Пёрышкин | Конспект

Вес тела, движущегося с ускорением

Определение веса тела

Вес тела — это сила, с которой тело давит на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. В отличие от силы тяжести, вес является реакцией опоры или подвеса на это притяжение. Например, вес тела на горизонтальной поверхности равен произведению массы на ускорение свободного падения, то есть P=mg. В состоянии покоя вес равен силе тяжести. Важно отметить, что вес может изменяться в зависимости от состояния движения тела, если тело начинает двигаться с ускорением или тормозить.

Изменение веса при движении с ускорением

Если тело начинает двигаться с ускорением, его вес изменяется. Например, при движении лифта вверх с ускорением вес тела увеличивается, потому что к силе тяжести добавляется сила инерции. Вес в таком случае определяется формулой P=m(g+a). Наоборот, при движении лифта вниз с ускорением вес уменьшается, так как сила инерции направлена противоположно силе тяжести, и рассчитывается по формуле P=m(g−a). Такое состояние часто называют перегрузкой или недогрузкой.

Понятие невесомости

Состояние невесомости возникает, когда вес тела обращается в ноль. Это происходит, если тело движется вниз с ускорением, равным ускорению свободного падения a=g. В этом случае сила реакции опоры исчезает, и тело перестаёт давить на опору или подвес. Примером является свободное падение или движение космонавтов в космосе. В состоянии невесомости человек и окружающие его предметы не испытывают никакого веса относительно друг друга и движутся с одинаковым ускорением.

Демонстрация невесомости

Для демонстрации состояния невесомости используется подвешенный динамометр с грузом. Если систему отпустить, то при свободном падении вес груза становится равен нулю, что показывает отклонение стрелки динамометра на нулевое значение. В таком состоянии на тело действует только сила тяжести, и нет никакой реакции опоры. Это подтверждает, что невесомость — это состояние, когда отсутствует давление на опору. В реальных условиях подобное состояние достигается на борту самолёта или космического корабля.

Опыт с полиэтиленовым пакетом

Для наглядного эксперимента можно использовать пакет, частично заполненный водой. Если удерживать пакет за верх, а затем резко отпустить, то вода внутри не выльется — это означает, что внутри пакета возникает невесомость. В момент свободного падения вода не оказывает давления на нижнюю часть пакета, и вода "зависает" в воздухе. Этот простой опыт подтверждает, что в условиях невесомости все внутренние части системы движутся с одинаковым ускорением и не взаимодействуют друг с другом.