Вес тела. Невесомость
НАВИГАЦИЯ ПО СТРАНИЦЕ
легко понять и запомнить
Рассмотрим тело, находящееся в поле силы тяжести. Предположим, что есть опора или подвес, препятствующие свободному падению тела.
Вес тела (P) — это сила, с которой тело действует на опору или подвес.
Подчеркнём, что вес приложен не к телу, а к опоре (подвесу).
Рисунок 1. Сила тяжести, реакция опоры и вес тела
На рис. 1 изображено тело на опоре. Со стороны Земли на тело действует сила тяжести (в случае однородного тела простой формы сила тяжести приложена в центре симметрии тела). Со стороны опоры на тело действует сила упругости (так называемая реакция опоры). На опору со стороны тела действует сила — вес тела. По третьему закону Ньютона силы равны по модулю (P = N) и противоположны по направлению. Предположим, что тело покоится. Тогда равнодействующая сил, приложенных к телу, равна нулю. Имеем:
С учётом равенства N = P получаем mg = P. Стало быть, если тело покоится, то его вес равен по модулю силе тяжести. Рассмотрим две стандартные задачи, которые обязательно нужно уметь решать.
Задача. Тело массы m вместе с опорой движется с ускорением a, направленным вертикально вверх. Найти вес тела.
Направим ось Y вертикально вверх. (Рис.1)
Рисунок 2.Вес тела больше силы тяжести
Запишем второй закон Ньютона:
Перейдём к проекциям на ось Y
Отсюда N = mg + ma = m(g + a). Следовательно, вес тела
Как видим, вес тела больше силы тяжести. Такое состояние называется перегрузкой.
Задача. Тело массы m вместе с опорой движется с ускорением ag, направленным вертикально вниз. Найти вес тела. Решение. Направим ось Y вертикально вниз
Рисунок 3.Вес тела больше меньше силы тяжести.
Схема решения та же. Начинаем со второго закона Ньютона:
Перейдём к проекциям на ось Y
Отсюда N = mg − ma = m(g − a). Следовательно, вес тела
В данном случае вес тела меньше силы тяжести.
При a = g (свободное падение тела с опорой) вес тела обращается в нуль. Это — состояние невесомости, при котором тело вообще не давит на опору.
Полезные ссылки:
