Номер 3, страница 86 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. В каком случае вес тела численно равен действующей на него силе тяжести?

Для ответа на этот вопрос необходимо четко различать понятия силы тяжести и веса тела.

Сила тяжести ($F_{тяж}$) – это сила гравитационного притяжения, действующая на тело со стороны планеты (например, Земли). Она приложена к центру масс тела, всегда направлена вертикально вниз и рассчитывается по формуле $F_{тяж} = mg$, где $m$ – масса тела, а $g$ – ускорение свободного падения.

Вес тела ($P$) – это сила, с которой тело вследствие притяжения к планете действует на свою опору или подвес. Эта сила приложена к опоре или подвесу. По третьему закону Ньютона, вес тела по модулю равен силе реакции опоры ($N$) или силе натяжения подвеса ($T$), действующей на тело: $P = N$ (или $P = T$).

Рассмотрим тело, находящееся на горизонтальной опоре. Запишем для него второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:

$N - F_{тяж} = ma$

где $a$ – ускорение тела в вертикальном направлении. Так как $P = N$ и $F_{тяж} = mg$, получаем:

$P - mg = ma$

Отсюда можно выразить вес тела:

$P = mg + ma = m(g+a)$

Из этой формулы видно, что вес тела $P$ будет численно равен силе тяжести $mg$ только тогда, когда ускорение тела $a$ равно нулю. Ускорение равно нулю в двух случаях:

1. Тело находится в состоянии покоя ($v = 0$, $a = 0$).
2. Тело движется прямолинейно и равномерно ($v = \text{const}$, $a = 0$).

Если же тело движется с ускорением, направленным вертикально вверх ($a > 0$), его вес становится больше силы тяжести ($P > mg$) – это состояние перегрузки. Если тело движется с ускорением, направленным вертикально вниз ($a < 0$), его вес становится меньше силы тяжести ($P < mg$). В предельном случае свободного падения ($a = -g$) вес тела равен нулю ($P = 0$) – это состояние невесомости.

Ответ: Вес тела численно равен действующей на него силе тяжести в том случае, когда тело вместе со своей опорой или подвесом покоится или движется прямолинейно и равномерно (то есть без ускорения) относительно инерциальной системы отсчета.