Сила тяжести и вес, в чём разница? Вес тела в движущемся лифте

Законы Ньютона — самый простой вопрос на экзамене, по мнению студентов. Но не тут то было. Каждый правильно их формулирует, но не все умеют их применять при решении задач. В своей практике я очень часто сталкиваюсь с непониманием учеников таких понятий как сила тяжести и вес тела.

Ситуация на экзамене

— Чему может быть равен #вес тела?

— mg, — отвечают студенты, не видя подвоха.

— Всегда?

— Нет (уже чувствуя что-то неладное, они начинают задумываться и с осторожностью отвечают)

— Хорошо, в каком тогда случае вес тела равен mg, — спрашиваю я.

— Когда тело неподвижно и находится на горизонтальной поверхности.

— Верно, а как доказать, что вес равен mg в этом случае, — не отстаю я. И здесь ступор. — А что будет с весом тела, когда лифт с ускорением поднимается или опускается вниз?

— Будет увеличиваться при движении вверх и уменьшаться при движении вниз.

— Правильно, а как это получить? Опять ступор.

Предлагаю разобраться с этими вопросами на примере задач

Во-первых, вес и #сила тяжести — это векторные величины — силы, следовательно измеряются в ньютонах. Во-вторых, точка приложения этих сил разная. Для веса тела точкой приложения силы является опора или подвес (см. первый рисунок на слайде). Для силы тяжести точкой приложения является центр масс (второй рисунок).

Вес — это разновидность силы упругости, с которой тело вследствие притяжения Земли действует на опору или подвес.

Почему тело действует на опору (давит на стол)? Потому что оно хочет лететь к центру Земли и давит на опору.

Вес тела — сила, точкой приложения является опора или подвес. Сила тяжести — точка приложения силы — центр масс

Вес тела зависит от ускорения системы отчета, в которой находится само тело. Он может увеличиваться, уменьшаться или быть равным нулю.

На правом рисунке 1 — лифт неподвижен, вес равен mg; 2 — лифт опускается с ускорением а, вес уменьшается, равен m(g-a); 3 — лифт поднимается с ускорением а, вес увеличивается, равен m(g+a); 4 — свободное падение, вес равен нулю

Задача 1. Вес тела в лифте

Решение

Прежде всего заметим, что само по себе движение лифта в любом направлении и с любой (но постоянной!) скоростью не может влиять на вес находящихся в нём тел: это противоречило бы первому закону Ньютона.

Чтобы определить, как влияет на вес тела ускорение лифта а, сделаем чертёж с указанием сил, действующих на тело и запишем для тела второй закон Ньютона:

Решение задачи 1: а) лифт поднимается с ускорением; б) лифт опускается с ускорением

Задача 2. «Мертвая петля»

Решение

Левый рисунок — определение силы давления (веса) в нижней точке петли; правый рисунок — в верхней точке петли

Задача 3

Решение

Решение задачи 3

Надеюсь теперь вы чётко различаете понятие вес и сила тяжести 😉

#физика #репетитор #егэ #задачи по физике #студенты #мёртвая петля

Это интересно

Благодаря вашим 👍 эту статью видят больше людей, а я остаюсь в вашей ленте. Пожалуйста, подпишитесь на канал. Вы очень поможете развитию моего проекта!