Меню

Выведите формулы по которым определяют вес ускоренно движущегося тела

Формулы веса для покоящегося и движущегося с ускорением тела. Решение задачи

С древних времен люди замечали, что всякий брошенный вверх предмет неминуемо падает вниз, на землю. Это явление в современной физике описывается в рамках классической механики с привлечением понятия гравитационного притяжения нашей планетой всех окружающих тел. С силой гравитации тесно связан вес тела. В данной статье рассмотрим эту физическую величину и приведем формулы веса.

Что такое вес тела?

Прежде чем приводить формулу веса в физике, рассмотрим определение самой величины. Весом называют силу, с которой тело воздействует на опору либо растягивает подвес, к которому оно прикреплено. В этом принципиальное отличие веса тела от массы. Последняя является физической характеристикой инерционных свойств объектов. Масса — это неотъемлемое свойство тел, вес же — это величина переменная, поскольку она зависит от характеристик гравитационного поля, в котором находится рассматриваемое тело.

Примером действия веса является ситуация, когда мы становимся на весы. Хотя последние откалиброваны таким образом, что они показывают массу в килограммах, в действительности же измеряется именно вес, с которым наше тело давит на весы.

Другой пример — это взвешивание предметов с помощью ручных пружинных весов, которые называют кантером. Подвешенный к прибору предмет растягивает пружину до тех пор, пока сила ее упругости не уравновесит вес тела. Эти весы, как и предыдущие, откалиброваны на шкалу массы.

Формула веса тела в покое

В середине XVII века, наблюдая за поведением небесных тел (планет, естественных спутников, комет) и используя экспериментальные данные, Исаак Ньютон сформулировал закон всемирного тяготения. Благодаря этому закону появилась возможность численного расчета гравитационных сил, с которыми взаимодействуют тела в природе. Согласно этому закону, сила тяжести Ft на поверхности любой планеты может быть рассчитана по формуле:

Где m — масса тела, g — это линейное ускорение, которое планета сообщает всем телам, находящимся вблизи нее. Для Земли оно равно 9,81 м/с 2 . Сразу отметим, что величина g от массы не зависит, однако она зависит от расстояния до планеты, убывая, как его квадрат.

Когда любое тело массой m находится на поверхности, например стакан с водой стоит на столе, то на него действуют две силы:

Так как тело никуда не движется и покоится, то обе силы противоположны по направлению и равны по модулю, то есть:

Согласно определению веса, формула для него принимает вид:

Именно с силой Ft стакан с водой давит на стол.

Свободное падение и вес тела

Проведем следующий мысленный эксперимент: предположим, что в деревянный ящик поместили камень некоторой массы m, затем бросили этот ящик с высоты. Какой вес будет иметь камень в процессе свободного падения?

Для ответа на этот вопрос следует записать основное уравнение динамики. В данном случае оно имеет вид:

Читайте также:  У подосиновика чистят шляпку

Здесь a — ускорение, с которым падает ящик и камень. В случае свободного падения, это ускорение равно величине g. Тогда получаем:

То есть сила реакции опоры равна нулю. Этот вывод уравнения движения говорит о том, что камень во время свободного падения давить на дно ящика не будет, то есть его вес будет равным нулю. Такая ситуация наблюдается на космических станциях, на которых центробежная сила и сила тяжести уравновешивают друг друга.

Для движения с произвольным ускорением вниз формула веса примет вид:

Решение задачи

Известно, что во время старта ракеты ее ускорение равно 40 м/с 2 . Необходимо определить вес космонавта, находящегося в ней, если его масса равна 70 кг.

Для начала запишем второй закон Ньютона для рассматриваемой задачи. Имеем:

Здесь сила тяжести направлена против ускорения, а реакция опоры — вдоль вектора ускорения. Из этого равенства получаем:

Подставляя данные, получаем, что вес космонавта во время старта ракеты будет равен 3486,7 Н. Если бы в процессе старта космонавт встал на весы, то они бы показали значение его массы 355,4 кг.

Источник

Помогите пожааалуйста, хотя бы на что можете, а то время поджимает. Всем спасибо)))

СИЛЫ УПРУГОСТИ!
1)Какие виды взаимодействия существуют в природе? К какому из них относится взаимодействие, приводящее к появлению силы упругости?
2)Вследствие чего появляется сила упругости?Что такое деформация?Назовите виды деформаций.При каких условиях происходит деформация тел?
3)Как направлены силы упругости?Что такое реакция опоры или подвеса?
4)Как формулируется и записывается закон Гука?Границы его присенимости?
СИЛЫ ТРЕНИЯ!
1)Какие силы называют силами трения?Какова их природа?
2)Какова классификация основных видов трения?
3)Дайте физическую суть трения покоя.Напишите формулу закона, определяющего модуль силы трения покоя.
4)Что представляет собой коэффициент трения покоя?От чего зависит коэффициент трения покоя?
5)В чем заключается физическая суть трения скольжения?Напишите формулу закона,определяющего модуль силы трения скольжения.
6)Что представляет собой коэффициент трения скольжения?От чего зависит его значение?
7)Объясните роль смазки. Какое трение называют сухим?
8)Существует ли трение покоя в жидкостях и газах?
9)От чего зависит сила сопротивления движению тела в жидкости и газе?
10)Как влияет форма тела на его скорость при движении в жидкостях и газах?
11)Опишите установившееся движение тел в вязкой среде.
ВЕС ТЕЛА.НЕВЕСОМОСТЬ И ПЕРЕГРУЗКИ!
1)Что называют весом тела?
2)В чем отличие между весом тела и силой тяжести,действующей на тело?
3)С помощью какого прибора определяется вес тела?
4)В каком случае вес тела равен силе тяжести,действующей на это тело?
5)Как изменится вес тела при его ускоренном движении?Выведите формулы,по которым определяется вес ускоренно движущегося тела.
6)Изменится ли вес тела,если оно движется с ускорением в горизонтальном направлении?
7)Как изменится вес космонавта при старте ракеты и при торможении приземляющегося корабля?
8)Когда наступает невесомость?В чем она проявляется?
9)Как изменится вес тела при его движении по вогнутой и выпуклой части окружности?

Читайте также:  Как вывести вебку поверх всех окон

Источник

Формулы: «Вес тела, движущегося с ускорением».

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

§15. Вес тела, движущегося с ускорением.

Вес покоящегося тела равен действующей на то тело силе тяжести.

( III закон Ньютона)

— (II закон Ньютона)

1) тело движется вверх:

а) Когда вес тела больше силы тяжести, то тело испытывает перегрузку. Здоровый человек без вреда выдерживает кратковременные трехкратные перегрузки, т.е. увеличение веса в 3 раза.

б)Космонавты при старте и посадке космического корабля испытывают многократные перегрузки (увеличение веса в 7- 8 раз).

2 ) тело движется вниз:

3 ) невесомость.

а) Тело перестаёт давить на опору.

б) Тело движется только под действием силы тяжести, т.е. с ускорением свободного падения.

в) При включены двигателях космического корабля, как корабль, так и космонавты находятся только под действием силы тяжести, т.е. движутся с ускорением свободного падения.

Источник

Урок-лекция «Вес тела, движущегося с ускорением»

Разделы: Физика

Цели урока:

  • Повторить понятия изученных сил (тяжести, упругости, веса покоящегося тела).
  • Повторить формулы этих сил.
  • Вывести формулы для веса тела движущегося с ускорением вертикально вверх и вниз.
  • Закрепить их на примерах из жизни.
  • Сформировать представления учащегося, где эти знания применяются.

Оборудование урока:

  1. картонки на магнитной доске с указанием сил.
  2. динамометр, набор грузов на столе у каждого учащегося и у учителя.

Ход урока

  1. Организационный момент (3-5 мин)
  2. Проговаривание цели урока и темп урока, для чего эту тему вы выбрали.

А) Повторяем рани изученные темы (7-10 мин)

Сила упругости – Что ребята вы знаете о Fупр.?

а) что называется силой упругости.

б) когда возникает сила упругости.

в) куда направлена.

г) чему пропорциональна, формула.

Сила тяжести – Что ребята вы знаете о Fтяж.?

б) куда направлена.

в) от чего зависит? Формула.

е) что такое g? g = ? Особенности g ?

ж) к чему прикладывается? Куда направлена?

Вес тела

а) что называется весом покоящегося тела?

б) какая природа этой силы?

в) на что действует? (к чему приложена)

г) формула. P = mg – если тело покоится или равномерно движется.

Б) P = mg и F = mg

– Одинаковы ли эти силы?

  1. разная природа
  2. действуют на разные тела
  3. различны точки приложения.

В) работа с карточками (они повешены на магнитной доске)

  1. Какая сила изображена?
  2. Чем отличаются изображённые силы?

Г) От чего зависит

Fу? — зависит от x-удлинения

P ? — от массы тела, при условии

  1. Новый материал:

Выясним, что происходит с (весом), когда тело движется по вертикали вниз.

Учащиеся самостоятельно проделывают опыт на столах и убеждаются в результате опыта.

Читайте также:  Как правильно чистить детский бассейн

Учитель проговаривает: а) учащиеся держат динамометр с грузом в руке

— Что происходит под действием груза?

— Какие силы возникают?

— Чему по модулю равен вес?

— Сравнить можно силы только … (одной природы)

— Что происходит со стрелкой динамометра, когда опускают динамометр с грузом вниз?

— Стрелка возвращается на «0» т.е. вес уменьшается.

Сделаем рисунок, обозначим все действующие силы.

— Выберем ось по направлению ускорения.

— Какой закон описывает это движение?

— Какие силы действуют?

Запишем уравнение второго закона Ньютона.

Чему равна проекция вектора, как она определяется? | Fy | = | P |

Вес уменьшился, т.е. P = mg > P = m(g – a), так как g > (g – a)

Вывод (сами учащиеся формируют):

Если тело вместе с опорой или подвесом движется с ускорением, которое направлено вниз, то его вес уменьшается по сравнению с весом покоящегося тела.

— Это тело двигалось по вертикали, а изменится ли вес тела движущегося по окружности?

Задача:

Автомобиль массой m движется по выпуклому мосту, радиусом r, со скоростью v. Чему равен вес автомобиля в верхней точке моста.

Учащийся сам выполняет эту задачу у доски, проговаривая каждый шаг.


Вывод: Если тело движется по выпуклой окружности вниз, то его вес уменьшается по сравнению с весом покоящегося тела.

Рассмотрим второй способ движения.

Когда груз вместе с динамометром движется вверх. Учащиеся самостоятельно проделывают этот опыт и убеждаются, что стрелка отклоняется вниз.

Меняется Fy т. е. меняется и P – он увеличивается – докажем.

Запишем II закон Ньютона – уравнение

Сравним P= mg и P = m(g + a)

Вывод: вес лётчика увеличится.

Если вес человека, в данном случае лётчика, увеличивается, при движении вверх, то этот человек испытывает перегрузку.

Привести примеры перегрузки.

а) космонавт при старте ракеты – испытывает 10P.

— Мы с вами на поверхности Земли можем испытывать перегрузку?

б) качели – «лопенги».

в) поднимаемся на 5-й, 9-й этажи.

г) прыгаем на физкультуре, подымаемся по шведской стенке.

Но эти перегрузки незначительны.

Рассмотрим ещё один вид движения.

Опыт (проделывают учащиеся самостоятельно и наблюдают):

Динамометр с грузом подняли и выпустили из рук. Что произошло со стрелкой?

Нет Fy = 0 > P = 0 т. е. вес отсутствует.

Это явление называется невесомостью.

— При каком условии P = 0 – свободном падении. т. е. а = g

Каждый из вас был на поверхности Земли в состоянии невесомости (прыжки с вышки).

Итак, мы с вами сегодня на уроке вывели формулы веса тел движущихся вертикально вверх и вниз, и увидели, что при подъёме вверх вес увеличивается, а при опускании вниз вес уменьшается. Вывести алгоритм таких задач и всё это закрепили.

Д/з: § 30 (II ч) – 31. упр. 15 (2).

Источник