Вес тела. Невесомость и перегрузки
Тема урока: Вес тела. Невесомость и перегрузки 📚
Цели урока 🎯
Перестать путать вес, массу и силу тяжести 🧠
Научиться считать вес в ускоряющемся лифте 🛗
Понять природу невесомости и перегрузок 🚀
Основная часть урока 📝
1. Что такое вес? 🤔
Вес P — сила, с которой тело давит на опору или растягивает подвес из-за притяжения к Земле. Измеряется в ньютонах (Н) и приложен к опоре, а не к телу. Если опора неподвижна или движется равномерно, вес равен силе тяжести: P = mg, где m — масса тела (кг), g — ускорение свободного падения (примем 10 м/с²).
✨ Важно: сила тяжести приложена к телу, вес — к опоре. Совпадают они по модулю только без ускорения.
2. Лифт разгоняется вверх ⬆️
Если опора движется с ускорением a (м/с²), направленным вверх, вес растёт: P = m(g + a).
Задача 1. Человек массой 60 кг стоит в лифте, который разгоняется вверх с ускорением 2 м/с². Найдём его вес.
В покое вес: P = mg = 60·10 = 600 Н.
При разгоне вверх: P = m(g + a) = 60·(10 + 2) = 60·12 = 720 Н.
Проверка логикой: при разгоне вверх нас «вжимает» в пол — вес должен вырасти, 720 > 600 ✅ Ответ: 720 Н.
3. Ускорение вниз и невесомость ⬇️
Если ускорение направлено вниз, вес уменьшается: P = m(g − a). При a = g вес обращается в ноль — это и есть невесомость: тело и опора свободно падают вместе, давления на опору нет.
Задача 2. Тот же человек (60 кг) едет в лифте, который разгоняется вниз с ускорением 2 м/с². Найдём вес.
P = m(g − a) = 60·(10 − 2) = 60·8 = 480 Н.
Проверка: 480 < 600 — при разгоне вниз становится «легче», верно.
Ответ: 480 Н. А если бы трос оборвался (a = g), вес стал бы равен нулю — невесомость.
4. Перегрузки 🚀
Перегрузка показывает, во сколько раз вес больше обычного: n = P/(mg). Перегрузки испытывают лётчики, космонавты и даже пассажиры на аттракционах.
Задача 3. Ракета стартует вертикально с ускорением 30 м/с². Найдём вес космонавта массой 70 кг и его перегрузку.
Вес: P = m(g + a) = 70·(10 + 30) = 70·40 = 2800 Н.
Обычный вес: mg = 70·10 = 700 Н.
Перегрузка: n = 2800/700 = 4 — четырёхкратная. Ответ: 2800 Н; перегрузка 4.
Типичные ошибки ⚠️
❌ Отождествляют вес и массу → ✅ масса (кг) — свойство тела, вес (Н) — сила, зависящая от движения опоры.
❌ Считают вес и силу тяжести одним и тем же → ✅ они приложены к разным телам и равны лишь без ускорения.
❌ Думают, что в невесомости исчезает сила тяжести → ✅ именно она заставляет тело падать; исчезает лишь давление на опору.
❌ Ошибаются со знаком: смотрят, куда едет лифт → ✅ важно направление ускорения, а не скорости: вверх — (g + a), вниз — (g − a).
Нужен прочный фундамент по предмету? 🎓
Вес, невесомость, перегрузки — тема, где легко запутаться в понятиях. Живые онлайн-уроки «Моей школы LS» с учителем в малых группах (1–11 класс) помогут разложить всё по полочкам и больше не путать вес с массой.
Мини-конспект 📋
Вес — сила давления тела на опору или подвес, приложен к опоре, единица — ньютон.
Опора без ускорения: P = mg.
Ускорение вверх: P = m(g + a) — вес растёт.
Ускорение вниз: P = m(g − a) — вес падает.
a = g — невесомость: P = 0, но сила тяжести никуда не делась.
Перегрузка: n = P/(mg).
Зачем это нужно? 🚀
Инженеры рассчитывают перегрузки при старте ракет и манёврах самолётов ✈️
Аттракционы проектируют так, чтобы перегрузки были безопасны для людей 🎢
Невесомость на МКС используют для экспериментов, невозможных на Земле 🛰
Масса — мера инертности тела, измеряется в килограммах и не зависит от того, где тело находится. Вес — сила давления на опору, измеряется в ньютонах и меняется: в разгоняющемся лифте он другой, а при свободном падении вообще равен нулю.
При торможении на подъёме ускорение направлено вниз, поэтому P = m(g − a).
P = 50·(10 − 3) = 50·7 = 350 Н.
Проверка: в покое вес 500 Н, при ускорении вниз он должен уменьшиться — верно. Ответ: 350 Н.
Станция и всё внутри неё непрерывно свободно падают на Землю, но огромная горизонтальная скорость заставляет их всё время «промахиваться» — так получается орбита. Тело и опора падают с одинаковым ускорением, давления на опору нет — это и есть невесомость.
Оцените урок:
