Вес тела. Невесомость и перегрузки
⚡ Физика · 10 класс
Что такое вес тела
Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору или подвес вследствие притяжения к Земле. Очень важно отличать вес от силы тяжести: сила тяжести приложена к самому телу и всегда направлена вниз, а вес приложен к опоре или подвесу. Это две разные силы, хотя в обычных условиях их модули совпадают.
В состоянии покоя или при равномерном прямолинейном движении вес численно равен силе тяжести: P = m*g. Но как только опора начинает двигаться с ускорением, вес изменяется, хотя сила тяжести и масса остаются прежними.
Вес в движущемся лифте
Рассмотрим человека в лифте, стоящего на весах. Если лифт движется с ускорением a, направленным вверх (например, в начале подъёма), вес возрастает:
P = m*(g + a)Если ускорение направлено вниз (например, в начале спуска), вес уменьшается:
P = m*(g - a)Именно поэтому в лифте на старте мы чувствуем, что нас «прижимает» к полу, а при торможении становится легче.
Невесомость
Невесомость — это состояние, при котором вес тела равен нулю. Оно наступает, когда тело движется только под действием силы тяжести, то есть с ускорением a = g, направленным вниз. Тогда P = m*(g - g) = 0. В невесомости находятся космонавты на орбитальной станции, тело при свободном падении и даже пассажиры самолёта, летящего по специальной параболической траектории.
Перегрузка
Перегрузкой называют состояние, при котором вес превышает силу тяжести. Перегрузку испытывают лётчики при резких манёврах и космонавты при старте ракеты. Её часто измеряют в единицах g: перегрузка «3g» означает, что вес втрое больше обычного.
| Состояние лифта | Формула веса | Что чувствует человек |
|---|---|---|
| Покой или равномерное движение | P = m·g | Обычный вес |
| Ускорение вверх | P = m·(g + a) | Перегрузка, тяжесть |
| Ускорение вниз | P = m·(g − a) | Лёгкость |
| Свободное падение | P = 0 | Невесомость |
Разбор примера
Человек массой 70 кг стоит в лифте, который движется вверх с ускорением 2 м/с². Найдём его вес при g = 10 м/с².
P = m*(g + a) = 70*(10 + 2) = 840 НДля сравнения, в покое его вес был бы P = 70*10 = 700 Н.
Частые ошибки. Вес и сила тяжести — не одно и то же, хотя в покое их модули совпадают. В невесомости масса тела не исчезает: исчезает только вес, то есть давление на опору. Масса остаётся прежней, и инертные свойства тела сохраняются. Поэтому в невесомости трудно сдвинуть тяжёлый предмет, хотя он и «не весит».
Кратко о главном
- Вес — сила давления тела на опору или подвес, приложен к опоре.
- В покое вес равен силе тяжести: P = m·g.
- При ускорении вверх вес растёт, вниз — уменьшается.
- Невесомость — состояние при a = g, вес равен нулю; масса при этом сохраняется.