Номер 382, страница 86 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Продемонстрируйте изменение вашего веса.

Данное задание выполняется в виде эксперимента с использованием напольных весов. Эксперимент наглядно демонстрирует зависимость веса тела от его ускорения.

С точки зрения физики, вес ($P$) — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес. Напольные весы измеряют именно эту силу (точнее, равную ей по модулю силу реакции опоры $N$). В состоянии покоя ($a=0$) вес равен силе тяжести, действующей на тело: $P = N = mg$, где $m$ — масса тела, а $g$ — ускорение свободного падения.

Если человек, стоящий на весах, начинает двигаться с вертикальным ускорением $a_y$, его вес изменяется. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила, действующая на человека, равна произведению его массы на ускорение: $\sum F = ma_y$. На человека действуют две силы по вертикали: сила тяжести $mg$ (направлена вниз) и сила реакции опоры $N$ (направлена вверх). Выбрав ось $y$, направленную вверх, получим уравнение в проекциях: $N - mg = ma_y$.

Отсюда сила реакции опоры, которую измеряют весы, и, соответственно, вес человека, равны: $P = N = mg + ma_y = m(g + a_y)$.

Ход эксперимента:

1. Встаньте на весы и дождитесь, пока они покажут установившееся значение. Это будет ваша масса $m$, которая соответствует весу в состоянии покоя $P_0 = mg$.

2. Резко присядьте (согните ноги в коленях). В начале этого движения ваше тело движется с ускорением, направленным вниз ($a_y < 0$). Ваш вес на мгновение станет меньше: $P = m(g - |a_y|) < P_0$. Показания весов уменьшатся.

3. Из положения приседа резко встаньте. В начале этого движения ваше тело движется с ускорением, направленным вверх ($a_y > 0$). Ваш вес на мгновение станет больше: $P = m(g + a_y) > P_0$. Показания весов увеличатся.

Таким образом, наблюдаемые колебания показаний весов при ускоренном движении вверх и вниз и есть демонстрация изменения веса.

Ответ: Для демонстрации изменения веса необходимо, стоя на напольных весах, совершать движения с вертикальным ускорением (например, быстро приседать и вставать). При ускоренном движении вниз (в начале приседания) вес уменьшается, а при ускоренном движении вверх (в начале вставания) — увеличивается. Это явление описывается формулой $P = m(g + a_y)$, где $P$ — вес, $m$ — масса, $g$ — ускорение свободного падения, а $a_y$ — вертикальное ускорение тела.