Номер 135, страница 36 - гдз по физике 9-11 класс сборник задач Капельян, Аксенович

Дано:

$m = 100$ кг

$a_1 = 0,300 \frac{м}{с^2}$

$a_2 = 0,400 \frac{м}{с^2}$

Ускорение свободного падения $g \approx 9,8 \frac{м}{с^2}$

Найти:

$P$ в случаях а), б), в), г).

Решение:

Вес тела $P$ — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору. По третьему закону Ньютона, модуль веса тела равен модулю силы нормальной реакции опоры $N$, то есть $P = N$.

Рассмотрим силы, действующие на груз в системе отсчета, связанной с Землей. На груз действуют сила тяжести $F_т = mg$, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры $N$, направленная вертикально вверх. Выберем ось OY, направленную вертикально вверх.

Второй закон Ньютона в проекции на ось OY имеет вид:

$N - mg = ma_y$

где $a_y$ — проекция ускорения клети на ось OY.

Отсюда выразим силу нормальной реакции опоры:

$N = mg + ma_y = m(g + a_y)$

Следовательно, модуль веса груза равен:

$P = m(g + a_y)$

а) Клеть поднимается с ускорением, направленным вертикально вверх. Ускорение сонаправлено с осью OY, поэтому $a_y = a_1 = 0,300 \frac{м}{с^2}$.

Вес груза в этом случае:

$P_а = m(g + a_1) = 100 \text{ кг} \cdot (9,8 \frac{м}{с^2} + 0,300 \frac{м}{с^2}) = 100 \text{ кг} \cdot 10,1 \frac{м}{с^2} = 1010 \text{ Н}$.

Ответ: $1010 \text{ Н}$.

б) Клеть движется равномерно. При равномерном движении ускорение равно нулю, $a_y = 0$.

Вес груза будет равен силе тяжести (весу покоя):

$P_б = m(g + 0) = mg = 100 \text{ кг} \cdot 9,8 \frac{м}{с^2} = 980 \text{ Н}$.

Ответ: $980 \text{ Н}$.

в) Клеть опускается с ускорением, направленным вертикально вниз. Ускорение направлено противоположно оси OY, поэтому $a_y = -a_2 = -0,400 \frac{м}{с^2}$.

Вес груза в этом случае:

$P_в = m(g - a_2) = 100 \text{ кг} \cdot (9,8 \frac{м}{с^2} - 0,400 \frac{м}{с^2}) = 100 \text{ кг} \cdot 9,4 \frac{м}{с^2} = 940 \text{ Н}$.

Ответ: $940 \text{ Н}$.

г) Клеть свободно падает. При свободном падении ускорение клети равно ускорению свободного падения и направлено вниз, $a_y = -g$.

Вес груза в этом случае:

$P_г = m(g - g) = m \cdot 0 = 0 \text{ Н}$.

Тело находится в состоянии невесомости.

Ответ: $0 \text{ Н}$.