Вес тела при ускоренном движении

Слайд 1. Вес тела при ускоренном движении

Разбираемся с перегрузками, недогрузками и невесомостью в физике 9 класса

Слайд 2. Что такое вес?

Вес — это сила, с которой тело действует на опору или растягивает подвес из-за притяжения к Земле.

Важно не путать вес ($P$) с массой ($m$):

— Масса неизменна и измеряется в кг.

— Вес — это сила, он измеряется в Ньютонах и зависит от движения опоры.

В состоянии покоя $P=mg$.

Слайд 3. Силы, действующие на тело

Рассмотрим брусок на опоре, которая движется с ускорением $\vec{a}$ вверх:

— Сила тяжести $m\vec{g}$ (вниз)

— Сила реакции опоры $\vec{N}$ (вверх)

— Согласно 2-му закону Ньютона: $m\vec{a}=\vec{N}+m\vec{g}$

— По 3-му закону Ньютона вес $\vec{P}$ равен $-\vec{N}$.

Слайд 4. Перегрузка: едем вверх

Когда ускорение $\vec{a}$ направлено вверх (например, при старте лифта или взлёте ракеты), опора давит на тело сильнее.

Формула веса:

$P=m(g+a)$

В этом случае $P>mg$. Это состояние называется перегрузкой. Космонавты при старте испытывают многократные перегрузки.

Слайд 5. Зависимость веса от ускорения вверх

На графике показано, как меняется вес тела массой 10 кг (в процентах от обычного веса). При ускорении, равном $g$, вес удваивается.

Слайд 6. Движение с ускорением вниз

Если ускорение $\vec{a}$ направлено вниз, опора как бы «уходит» из-под тела. Вес уменьшается: $P=m(g-a)$. Это ощущение «провала» в животе при начале спуска лифта.

Если тело падает свободно ($a=g$), то $P=m(g-g)=0$. Тело не давит на опору. Это состояние называется невесомостью. Оно возникает на орбитальных станциях.

Слайд 7. Практические примеры

Где мы встречаем изменение веса:

— Взлёт самолёта (прижимает к креслу)

— Проезд через яму или вершину холма на машине

— Аттракционы «Американские горки»

— Прыжки на батуте (в момент полёта)

Слайд 8. Сводная таблица состояний

Используйте эту таблицу для решения задач. Главное — правильно определить направление вектора ускорения относительно вектора $g$.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

1. Чему равен вес человека в лифте, который движется вверх равномерно?

2. В какой момент прыжка с парашютом человек находится в невесомости?

3. Испытывает ли перегрузку водитель при резком торможении? (Внимание: куда направлено ускорение?)

4. Как изменится вес груза, если нить подвеса перерезать?

Слайд 10. Главные выводы

Вес — это сила действия на опору, а не свойство самого тела.

Вес меняется, если опора движется с ускорением.

При ускорении вверх вес растёт (перегрузка), вниз — падает (недогрузка).

Невесомость ($P=0$) наступает при свободном падении ($a=g$).

Масса тела при любых ускорениях остаётся постоянной.