Вес тела. Невесомость
10 класс
Предлагаю вначале изучить материал видеоурока, пройдя по ссылке:
https://www.youtube.com/watch?v=lvbmcoriU0Y&t=495s
Скопируйте ссылку и вставьте в адресную строку браузера
После видеоурока изучайте презентацию и выполняйте
домашнее задание, размещенное в конце презентации
Обрати внимание!
- Запомни! Масса и вес — это не одно и то же!
- Масса зависит от количества вещества в теле. Чем больше атомов и молекул содержится в теле, тем больше его масса. Вес — это сила, с которой тело давит на ту поверхность, на которой оно находится, или сила, с которой тело натягивает подвес, на котором оно висит.
Вес тела – это сила, с которой тело в результате притяжения его к Земле действует на опору или подвес, удерживающие это тело от свободного падения.
Обозначение веса - Р ,
единица измерения - 1 Ньютон .
Мы уже знакомы с силой тяжести. Напоминаем:
Сила тяжести - сила гравитации, с которой Земля ( или другое космическое тело: звезда, планета) притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи неё.
- Сравним силу тяжести и вес тела, рассмотрев таблицу на следующем слайде
Сила тяжести
Точка приложения
Вес тела
Приложена к центру тела
Направление силы
Приложен к подвесу или опоре, на которое тело давит
Направлена вертикально вниз к центру Земли
Природа
Рисунок
гравитационная
силы
Направлен перпендикулярно поверхности, вдоль подвеса
электромагнитная
https://foxford.ru/wiki/fizika/ves-tela
.
Вес тела по III закону Ньютона равен силе реакции опоры, силе натяжения нити или силе упругости пружины:
Т
P = N
P = T
P
P = N
Вес тела равен силе тяжести ( т.к. F тяж равна N, Т или F упр , если тело:
- находится в покое
- движется равномерно и прямолинейно
- движется равноускоренно и прямолинейно по горизонтальной поверхности
Во всех перечисленных случаях на тело не должна действовать сила, направленная под углом к горизонту, так как она будет или приподнимать или сильнее прижимать тело к поверхности.
Вес тела не равен силе тяжести (т.к. F тяж не равна N, Т или F упр ), если оно:
- движется по наклонной поверхности
- движется ускоренно по вертикали вниз или вверх
- колеблется на подвесе (отклонено от положения равновесия)
- находится на горизонтальной поверхности и на него действует сила, направленная под углом к горизонту
а
Человек в лифте
Выведем формулы для нахождения веса тела, движущегося с вертикальным ускорением
Рассмотрим случай, когда тело с грузиком движется с ускорением, направленным вверх. Стрелка динамометра покажет значение веса тела большее, чем покоящегося груза.
Изобразим на рисунке силы, приложенные к грузику, ускорение и ось.
По II закону Ньютона получаем:
Рассмотрим случай, когда динамометр и прикрепленное к его пружине тело движутся вниз с некоторым ускорением, но не совершают при этом свободного падения. Показания динамометра уменьшатся по сравнению с показаниями при неподвижном грузе и пружине, значит, вес тела стал меньше, чем он был в состоянии покоя.
Изобразим на рисунке силы, приложенные к грузику, ускорение и ось.
По II закону Ньютона получаем:
Вывод
Вес тела, движущегося со своей опорой или подвесом с вертикальным ускорением равен:
Решим задачи:
- Ознакомьтесь с материалом видео:
https://www.youtube.com/watch?v=QP9RvsMO3Tg
Вес тела, находящегося на опоре, которая движется с ускорением, направленным вверх или вниз, равен силе реакции опоры (по III закону Ньютона).
Поэтому нахождение веса тела в этом случае сводится к определению силы реакции опоры, действующей на тело.
Решим задачу:
Задача 1: Определить вес человека массой 70 кг в лифте, опускающемся равнозамедленно с ускорением 1 м/с 2 .
Изобразим на рисунке все силы, действующие на человека. Обязательно обратите внимание на направление ускорения: так как тело опускалось равнозамедленно, то ускорение направленно вверх.
Из второго закона Ньютона в проекции на ось y следует:
N – mg = ma
N = m(a+g)
Учитывая, что P=N, получаем:
P=m(a+g)
Считаем ответ, подставив данные задачи в формулу. P=70(1+10)=770Н
Задача 2: Автомобиль движется со скоростью v по мосту выпуклой траектории, то есть по криволинейной траектории. Будем считать форму моста дугой окружности радиуса R. Найти вес автомобиля в верхней точке моста.
Решение : Из кинематики мы знаем, что автомобиль по выпуклому мосту движется с центростремительным ускорением. В момент нахождения его в наивысшей точке, это ускорение будет направлено вертикально вниз. Согласно второму закону Ньютона:
Вес тела, находящегося на наклонной плоскости
- Пусть брусок массой m движется равномерно по наклонной плоскости
Вес тела на нити в отклоненном от положения равновесия состоянии
у
х
Изменение веса под действием приложенной силы
Пусть тело движется по горизонтальной плоскости под действием силы F , направленной под углом α к горизонту .
Определить вес этого тела.
Отсюда:
N = mg - Fsinα
Р = mg - Fsinα
Т. к. Р = N, то
Невесомость. Перегрузка
Состояние невесомости - это состояние, в котором находится материальное тело, свободно движущееся в поле тяготения Земли (или другого небесного тела) под действием только силы тяжести.
При невесомости тело не давит на опору и не растягивает подвес, т. к. находится в свободном падении.
Рассмотрим условие достижения невесомости.
- Если опора движется вместе с телом с ускорением, равным ускорению свободного падания, и направленным по вниз, то вес тела равен 0, то есть тело не давит на опору. Докажем это.
Перегрузка – увеличение веса тела при его движении с ускорением, направленным вертикально вверх. При перегрузке вес тела становится больше силы тяжести.
Домашнее задание:
- Разобрать материал презентации, ознакомиться с видеоматериалами, сделать конспект по презентации в тетради (тот материал, который необходимо отразить в конспекте, я пометила в презентации специальным значком – пишущая рука).
- Выучить определения: вес тела, невесомость, перегрузка.
- Знать формулы для расчета веса при движении с вертикальным ускорением ( вверх, вниз), при движении по наклонной поверхности.
- Решить тестовое задание (см. файл).
- Сб. Степановой: №№ 269, 270, 274, 276, 278 – решить задачи. При оформлении решения каждой задачи делать чертеж с указанием сил, действующих на тело (вес можно не показывать), формулу для веса выводить из II закона Ньютона, готовой формулой не пользоваться).