Вес тела. Невесомость

Вес тела. Невесомость

10 класс

Обрати внимание!

• Запомни! Масса и вес — это не одно и то же!
• Масса зависит от количества вещества в теле. Чем больше атомов и молекул содержится в теле, тем больше его масса. Вес — это сила, с которой тело давит на ту поверхность, на которой оно находится, или сила, с которой тело натягивает подвес, на котором оно висит.

Вес тела – это сила, с которой тело в результате притяжения его к Земле действует на опору или подвес, удерживающие это тело от свободного падения.

Обозначение веса - Р ,

единица измерения - 1 Ньютон .

Мы уже знакомы с силой тяжести. Напоминаем:

Сила тяжести - сила гравитации, с которой Земля ( или другое космическое тело: звезда, планета) притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи неё.

• Сравним силу тяжести и вес тела, рассмотрев таблицу на следующем слайде

Сила тяжести

Точка приложения

Вес тела

Приложена к центру тела

Направление силы

Приложен к подвесу или опоре, на которое тело давит

Направлена вертикально вниз к центру Земли

Природа

Рисунок

гравитационная

силы

Направлен перпендикулярно поверхности, вдоль подвеса

электромагнитная

https://foxford.ru/wiki/fizika/ves-tela

.

Вес тела по III закону Ньютона равен силе реакции опоры, силе натяжения нити или силе упругости пружины:

Т

P = N

P = T

P

P = N

Вес тела равен силе тяжести ( т.к. F тяж равна N, Т или F упр , если тело:

• находится в покое
• движется равномерно и прямолинейно
• движется равноускоренно и прямолинейно по горизонтальной поверхности

Во всех перечисленных случаях на тело не должна действовать сила, направленная под углом к горизонту, так как она будет или приподнимать или сильнее прижимать тело к поверхности.

Вес тела не равен силе тяжести (т.к. F тяж не равна N, Т или F упр ), если оно:

- движется по наклонной поверхности

• движется ускоренно по вертикали вниз или вверх
• колеблется на подвесе (отклонено от положения равновесия)
• находится на горизонтальной поверхности и на него действует сила, направленная под углом к горизонту

а

Человек в лифте

Выведем формулы для нахождения веса тела, движущегося с вертикальным ускорением

Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется с ускорением, направленным вверх. Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.

Изобразим на рисунке силы, приложенные к грузику, ускорение и ось.

По II закону Ньютона получаем:

Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя.

Изобразим на рисунке силы, приложенные к грузику, ускорение и ось.

По II закону Ньютона получаем:

Вывод

Вес тела, движущегося со своей опорой или подвесом с вертикальным ускорением равен:

Решим задачи:

• Ознакомьтесь с материалом видео:

https://www.youtube.com/watch?v=QP9RvsMO3Tg

Вес тела, находящегося на опоре, которая движется с ускорением, направленным вверх или вниз, равен силе реакции опоры (по III закону Ньютона).

Поэтому нахождение веса тела в этом случае сводится к определению силы реакции опоры, действующей на тело.

Решим задачу:

Задача 1: Определить вес человека массой 70 кг в лифте, опускающемся равнозамедленно с ускорением 1 м/с 2 .

Изобразим на рисунке все силы, действующие на человека. Обязательно обратите внимание на направление ускорения: так как тело опускалось равнозамедленно, то ускорение направленно вверх.

Из второго закона Ньютона в проекции на ось y следует:

N – mg = ma

N = m(a+g)

Учитывая, что P=N, получаем:

P=m(a+g)

Считаем ответ, подставив данные задачи в формулу. P=70(1+10)=770Н

Задача 2: Автомобиль движется со скоростью v по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности радиуса R. Найти вес автомобиля в верхней точке моста.

Решение : Из кинематики мы знаем, что автомобиль по выпуклому мосту движется с центростремительным ускорением. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона:

Вес тела, находящегося на наклонной плоскости

• Пусть брусок массой m движется равномерно по наклонной плоскости

Вес тела на нити в отклоненном от положения равновесия состоянии

у

х

Изменение веса под действием приложенной силы

Пусть тело движется по горизонтальной плоскости под действием силы  F , направленной под углом α к горизонту .

Определить вес этого тела.

Отсюда:

N = mg - Fsinα

Р = mg - Fsinα

Т. к. Р = N, то

Невесомость. Перегрузка

Состояние невесомости   - это состояние, в котором находится материальное тело, свободно движущееся в поле тяготения Земли (или другого небесного тела) под действием только силы тяжести.

При невесомости тело не давит на опору и не растягивает подвес, т. к. находится в свободном падении.

Рассмотрим условие достижения невесомости.

• Если опора движется вместе с телом с ускорением, равным ускорению свободного падания, и направленным по вниз, то вес тела равен 0, то есть тело не давит на опору. Докажем это.

Перегрузка – увеличение веса тела при его движении с ускорением, направленным вертикально вверх. При перегрузке вес тела становится больше силы тяжести.

Домашнее задание:

• Разобрать материал презентации, ознакомиться с видеоматериалами, сделать конспект по презентации в тетради (тот материал, который необходимо отразить в конспекте, я пометила в презентации специальным значком – пишущая рука).
• Выучить определения: вес тела, невесомость, перегрузка.
• Знать формулы для расчета веса при движении с вертикальным ускорением ( вверх, вниз), при движении по наклонной поверхности.
• Решить тестовое задание (см. файл).
• Сб. Степановой: №№ 269, 270, 274, 276, 278 – решить задачи. При оформлении решения каждой задачи делать чертеж с указанием сил, действующих на тело (вес можно не показывать), формулу для веса выводить из II закона Ньютона, готовой формулой не пользоваться).