Вес тела, движущегося с ускорением: 4-й случай

Вес тела в лифте

Говоря о весе тела в ускоренно движущемся лифте, мы рассматриваем три случая (кроме случая покоя или равномерного движения):

  1. Лифт движется с ускорением, направленным вверх (перегрузки, вес тела больше силы тяжести, P=mg+ma);
  2. Лифт движется с ускорением, направленным вниз (вес уменьшается, вес тела меньше силы тяжести, P=mg-ma);
  3. Лифт падает (невесомость, вес тела равен нулю, P=0).

Эти три случая не исчерпывают качественно всех ситуаций. Имеет смысл рассмотреть и 4-ый случай, чтобы анализ был завершённым. (Действительно, во втором случае мы подразумеваем, что a < g. Третий случай есть частный для второго при a = g. Случай a > g остался нерассмотренным.) Для этого можно задать ученикам вопрос, который сначала вызывет у них удивление: «Как должен двигаться лифт, чтобы человек мог ходить по потолку?» Ученики быстро «догадываются», что лифт должен двигаться вниз с ускорением большим g. Действительно: при увеличении ускорения движения лифта вниз, в соответствие с формулой P=mg-ma, вес тела будет уменьшаться. Когда ускорение a станет равным g, вес станет равным нулю. Если и дальше увеличивать ускорение, то можно предположить, что вес тела изменит направление.

Остаётся только нарисовать соответствующий рисунок, где человек стоит на потолке, а подвес прикреплён к полу:

Лифт движется вниз с ускорением направленным вниз

После этого можно изобразить на рисунке вектор веса тела: P

Вес тела направлен вверх.

Таким образом, художник мог бы дорисовать картинку, находящуюся в заголовке статьи, изобразив четвёртый случай:

4-й случай ускоренного движения лифта: вес тела направлен вверх
Можно дать эту задачу и в обратной формулировке: «Каков будет вес тела в лифте, движущемся вниз с ускорением a > g?»  Эта задача немного труднее, т.к. ученикам нужно преодолеть инерцию мышления и поменять местами «верх» и «низ».

Может существовать возражение, что 4-ый случай не рассматривается в учебниках потому, что он не встречается на практике. Но и падение лифта встречается тоже только в задачах, но, тем не менее, его рассматривают, т.к. это удобно и полезно.

Движение с ускорением, направленным вниз или вверх, наблюдается не только в лифте или ракете, но и при движении самолёта, совершающего фигуры высшего пилотажа, а также при движении тела по выпуклому или вогнутому мосту. Рассмотренному нами 4-му случаю соответствует движение по «мёртвой петле». В верхней её точке ускорение (центростремительное) направлено вниз, сила реакции опоры – вниз, вес тела – вверх.
Велосипедная акробатика - берлинский хит сезона 1904. рисунок из журнала “В мире науки”, июнь 1904 г.

google.com bobrdobr.ru del.icio.us technorati.com linkstore.ru news2.ru rumarkz.ru memori.ru moemesto.ru

11 ответов to “Вес тела, движущегося с ускорением: 4-й случай”

  1. прикольно всё росписали!!!!

  2. да отлично написаный материал!!

  3. вот так бы на всё расписали и наглядно показали!

  4. Круто и доступно расписано

  5. Вообще отлично сделано красавцы! Спасибо помогли решить задачу)

  6. Анонимно:

    бедная девочка в лифте

  7. норма)

  8. Крута))))

  9. Оч круто)))

  10. Очень понятно и наглядно. Большое спасибо :)

  11. Спасибо, все кратко и ясно

Оставьте комментарий