☰ Содержание · Физика

Вес и невесомость

Уроки 12 · 1 урок · Н. Ш. Турдиев, К. А. Турсунметов, А. Г. Ганиев, К. Т. Суяров, Ж. Э. Усаров, А. К. Авлиёкулов. Физика, 10 класс, 1-е издание. Издательство «Niso Poligraf», Ташкент, 2017
12

Зависимость веса тела от вида движения

Учебник: с. 37–39
ЦельОбъяснять, как вес тела зависит от ускорения опоры или подвеса, и понимать невесомость и перегрузку.
Новые слова
вес тела · jism og‘irligiневесомость · vaznsizlikперегрузка · ortiqcha yuklamaсила реакции · reaksiya kuchi
Объяснение

Вес тела — это сила, с которой оно действует на опору или подвес; по модулю он равен силе реакции опоры N и направлен противоположно (третий закон). В покое или при постоянной скорости P = mg. Если опора (лифт) движется с ускорением a вниз, то mg – N = ma, поэтому P = m(g – a); если с ускорением вверх, P = m(g + a). Если a = g и направлено вниз, то P = 0 — невесомость: тело не давит на опору; в таком состоянии находятся свободно падающие тела, спутники на орбите и люди внутри них. Коэффициент перегрузки n = P/(mg) = 1 + a/g (n > 1 при ускорении вверх — перегрузка): он в несколько раз больше при старте ракеты и у лётчиков. На криволинейной траектории вес тоже меняется: в верхней точке выпуклого моста P = m(g – υ²/R), в нижней точке впадины P = m(g + υ²/R). Если ускорение чисто горизонтальное, вертикальный вес не меняется.

Примеры
Человек массой 60 кг в лифте: при ускорении вверх a = 2 м/с² P = 60·(10 + 2) = 720 Н; при ускорении вниз a = 2 м/с² P = 60·(10 – 2) = 480 Н; в неподвижном лифте P = 600 Н.
Автомобиль (m = 1000 кг) проезжает верхнюю точку выпуклого моста со скоростью υ = 20 м/с, радиус кривизны R = 40 м. P = m(g – υ²/R) = 1000·(10 – 400/40) = 0: в этой точке автомобиль невесом, и шины не давят на дорогу.
Работа в классе

На уроке, по памяти: вспомните моменты на качелях или в лифте, когда вы чувствовали себя «легче» или «тяжелее», запишите в таблицу, когда это происходило, и объясните с помощью P = m(g ± a). Не пробуйте никаких рискованных прыжков или опытов.

Упражнения
1
Каков вес человека массой 65 кг в неподвижном лифте (Н)? (g = 10 м/с²)
2
Человек массой 65 кг находится в лифте, движущемся вверх с ускорением a = 2 м/с². Каков его вес (Н)? (g = 10 м/с²)
3
Ракета разгоняется вверх с ускорением 30 м/с². Чему равен коэффициент перегрузки n? (g = 10 м/с²)
4
Почему человек невесом в лифте, свободно падающем после обрыва троса?