Зависимость веса тела от вида движения в физике - формулы и определение с примерами

Зависимость веса тела от вида движения:

В настоящее время большинство административных и жилых зданий являются многоэтажными. Для подъема на верхние этажи и спуска вниз пользуются лифтами. Рассмотрим движение человека, поднимающегося и опускающегося в лифте.

1. Человек с массой

Иначе говоря, при движении лифта с постоянной скоростью вес тела будет таким же, каким он был, когда лифт находился в покое (рис. 2.5а).

2. Лифт двигается вниз с ускорением (рис. 2.5 б). Согласно второму закону Ньютона:

Здесь  – сила реакции пола лифта, – масса тела.
По третьему закону Ньютона, вес тела . С учетом формулы (2.7) получаем

Итоговый вес тела во время движения будет:

Отсюда видно, что когда лифт двигается вниз с ускорением , вес человека уменьшается на величину . Если резко освободить трос, который держит лифт, то лифт будет двигаться вниз с ускорением , а вес человека будет:

Состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой или подвесом равна нулю, называется невесомостью.

Значит, чтобы тело перешло в невесомое состояние, оно должно двигаться вниз с ускорением . Отсюда вытекает, что во время свободного падения тела находятся в невесомом состоянии. Частичное состояние невесомости наблюдается при раскачивании на качелях в момент спуска и во время прыжка. Это продолжается очень короткое время. Космонавты, проживающие в искусственных спутниках Земли и на орбитальных станциях, находятся долгое время в состоянии невесомости. В этот период нарушается система кровообращения и питания организма. Для профилактики отрицательных последствий состояния невесомости на орбитальных станциях предпринимаются специальные меры.

3. Лифт поднимается вверх с ускорением (рис. 2.5в). Воздействие, оказываемое человеком на пол (опору) лифта, равняется:

Отсюда видно, что при подъеме лифта вверх с ускорением, вес человека увеличивается на величину . Это называется дополнительная нагрузка (перегрузка).

Перегрузка определяется отношением веса тела при движении с ускорением к весу тела в состоянии покоя:

В этом состоянии полная нагрузка приходится на опору. Однако появляются частичные нагрузки на тело человека. Например, вес головы человека давит на шею, вес головы, шеи, плеч и рук давит на корпус и т.д., к ногам. Если ускорение лифта будет в пределе 0,3 – 1 м/с2 , то человек этого не почувствует. Но в сверхзвуковых самолетах, при взлете ракеты ускорение доходит до 100 м/с². По рассказам летчиков и космонавтов, которые находились в этом состоянии, перегрузка прижимала их к креслам, поднять руки было очень трудно, даже открыть глаза удавалось с
трудом.

Образец решения задачи:

Лифт опускается вниз с ускорением 4,5 м/с². Во сколько раз уменьшается вес тела, находящегося в лифте?
Дано:

Найти:

Формула:

Решение:

Ответ: 1,82 раза.