Вес тела. Невесомость. Перегрузки

• Тело A лежит на опоре B: на тело действуют $m\vec{g}$ и сила реакции $\vec{N}$; тело действует на опору с силой $\vec{P}$ — весом.
• По третьему закону $\vec{P} = -\vec{N}$.
• Если тело и опора покоятся или движутся равномерно, по второму закону $\vec{N} + m\vec{g} = 0$, и тогда $P = mg$.

• Приложены к разным телам: сила тяжести — к телу, вес — к опоре или подвесу.
• Разная природа: сила тяжести — тяготение тела и Земли; вес возникает при взаимодействии тела и опоры, которые деформируются, — это сила упругости.
• Равны только без ускорения. При ускоренном движении опоры вес отличается от силы тяжести.
• Масса — свойство тела, она одна и та же везде; вес зависит от того, как движется опора.

При свободном падении лифта $a = g$ и $P = m(g - g) = 0$ — невесомость. Тела не давят на опоры, опоры на них не действуют, ничто не деформировано.

Притяжение к Земле при этом не исчезает: Земля сообщает и телу, и опоре одинаковое ускорение $g$, поэтому тело на опору не давит.

Если ускорение лифта направлено вверх, $P = m(g + a)$ — вес больше, чем у покоящегося тела.

Перегрузка — увеличение веса тела, вызванное его ускоренным движением. Её оценивают отношением веса к силе тяжести:

• Перегрузку часто указывают в $g$: на Земле в покое — $1g$, в невесомости — $0g$.
• Аттракцион Big Shot за секунды поднимает человека на $329$ м с перегрузкой $4g$.
• Тренированный человек кратковременно выдерживает около $6g$, поэтому ускорение корабля не должно превышать $5g$.

1. Ускорение: $s = \dfrac{at^2}{2}$, $a = \dfrac{2s}{t^2} = \dfrac{20}{100} = 0{,}2$ м/с², направлено вниз.
2. $P = m(g - a)$, уменьшение $\Delta P = mg - m(g - a) = ma = 70 \cdot 0{,}2 = 14$ Н.
3. Невесомость — $a = g$: $t = \sqrt{\dfrac{2s}{g}} = \sqrt{\dfrac{20}{9{,}8}} \approx 1{,}43$ с.

1. Невесомость — когда на тело действует только тяготение (свободное падение).
2. При старте двигатели разгоняют корабль вверх — перегрузка. При спуске на парашюте действует сила сопротивления — тоже не невесомость.
3. Станция на орбите движется только под действием тяготения — вариант 2.

1. А: на орбите тело движется только под действием тяготения — невесомость. Верно.
2. Б: свободное падение без сопротивления — тоже только тяготение. Верно.
3. Оба суждения верны — вариант 3.

1. а) Без ускорения: $P = mg = 50 \cdot 9{,}8 = 490$ Н.
2. б) Ускорение вверх: $P = m(g + a) = 50 \cdot 11{,}8 = 590$ Н.
3. в) Ускорение вниз: $P = m(g - a) = 50 \cdot 7{,}8 = 390$ Н.

• Вес — сила, с которой тело действует на опору или подвес; это сила упругости, приложенная к опоре.
• Без ускорения $P = mg$; с ускорением $\vec{P} = m(\vec{g} - \vec{a})$.
• Ускорение вверх — $P = m(g + a)$, перегрузка $k = 1 + a/g$; вниз — $P = m(g - a)$.
• Невесомость $P = 0$ — когда действуют только силы тяготения (свободное падение, орбита).
• Масса тела от движения не зависит — меняется только вес.