Номер 4, страница 86 - гдз по физике 7 класс учебник Исаченкова, Громыко

4. Были ли вы в состоянии невесомости? Аргументируйте свой ответ.

4. Были ли вы в состоянии невесомости? Аргументируйте свой ответ.

Да, любой человек многократно бывал в состоянии невесомости, хотя обычно это состояние длится очень недолго.

Чтобы аргументировать этот ответ, необходимо разобраться в физическом смысле понятия «невесомость». Невесомость — это состояние, в котором отсутствует вес тела. Важно различать понятия «вес» и «масса». Масса — это мера инертности тела, а вес ($P$) — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес.

Рассмотрим тело массой $m$, находящееся на горизонтальной опоре (например, человек в лифте). На тело действуют две силы: сила тяжести $F_т = mg$, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры $N$, направленная вертикально вверх. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая этих сил сообщает телу ускорение $a$: $N - mg = ma$ (если ось OY направлена вверх).

Сила реакции опоры $N$ определяет, насколько сильно опора давит на тело. По третьему закону Ньютона, с такой же по модулю, но противоположной по направлению силой тело давит на опору. Эта сила и есть вес тела $P$. Следовательно, $P = N$. Из уравнения выше выразим $N$: $N = mg + ma = m(g + a)$.

Состояние невесомости наступает тогда, когда вес тела $P$ становится равным нулю. $P = m(g + a) = 0$. Поскольку масса тела $m$ не равна нулю, то для наступления невесомости необходимо, чтобы $g + a = 0$, то есть $a = -g$.

Это означает, что состояние невесомости наступает тогда, когда тело движется с ускорением, равным по модулю ускорению свободного падения $g$ и направленным вниз. Такое движение называется свободным падением. Любое тело, на которое действует только сила тяжести, находится в состоянии невесомости.

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с такими ситуациями:

• Прыжок. В момент прыжка, после отрыва от земли и до приземления, человек находится в состоянии свободного падения (если пренебречь сопротивлением воздуха). В этот короткий промежуток времени его вес равен нулю.
• Качели или батут. В верхней точке траектории при раскачивании на качелях или во время прыжка на батуте человек на мгновение замирает, а затем начинает падать вниз под действием силы тяжести, испытывая невесомость.
• Ныряние в воду. Во время полета с трамплина в бассейн дайвер находится в состоянии свободного падения.
• Аттракционы. На аттракционах типа «башня свободного падения» создается искусственное состояние невесомости, которое длится несколько секунд.

Даже космонавты на орбитальной станции находятся в невесомости не потому, что там нет гравитации (на высоте 400 км сила тяжести составляет около 90% от земной), а потому, что и станция, и все находящиеся в ней тела непрерывно «падают» на Землю, двигаясь по орбите с большой скоростью.

Ответ: Да, я, как и любой другой человек, неоднократно бывал в состоянии невесомости. С точки зрения физики, невесомость — это состояние свободного падения, когда на тело действует только сила тяжести. Такое состояние возникает, например, во время любого прыжка, когда тело летит в воздухе. В этот момент вес тела равен нулю.