Представь, что ты находишься в лифте. Лифт с ускорением движется вверх. Как изменится твой вес?
Уменьшается.
Равен 0, т.к. наступит состояние невесомости.
Увеличивается.
Не меняется.
Что меняется, если тело находится в ускоренном движении вверх или вниз? (Ответов может быть несколько).
масса тела
вес тела
сила притяжения Земли
плотность тела
Ответы
Всякое тело обладает инертностью. Чем больше масса тела, тем больше его инертность. Когда мы толкаем тележку, нагруженную, например, камнями, мы не можем сразу сообщить ей ту скорость, которую нужно. Потому что тележка стремится остаться в состоянии покоя - это из-за инертности. Причём, пытаясь сдвинуть тележку, мы чувствуем это её сопротивление - нам приходится прикладывать заметное усилие, чтобы заставить ту двигаться. Но через какое-то время тележка всё же будет двигаться с той скоростью, которая и была нам нужна. Тогда к тележке можно прикладывать гораздо меньшую силу, ведь она уже не покоится, а движется равномерно. Но если нам нужно будет увеличить скорость, то к тележке снова придётся приложить большее усилие. А если двигать тележку с постоянным ускорением, то это усилие придётся прикладывать постоянно. Соответственно и тележка будет сопротивляться постоянно.
Теперь, если применить эту аналогию к лифту. Человек в лифте - это та же тележка. Лифт, а вернее его пол - это тот, кто толкает тележку (толкает человека вверх).
Мы, кстати, ощущаем, что нас будто немного вдавили, когда едем на верхний этаж, но это ощущение происходит в самом начале движения, когда лифт ускоряется. Потом же оно пропадает, потому что лифт едет уже с постоянной скоростью. В самом конце поездки появляется другое ощущение - лёгкости. Будто нас чуть приподняли. Это потому что лифт начал тормозить с ускорением, а мы по инерции продолжили двигаться с прежней скоростью. Когда мы едем с верхних этажей, ощущения появляются в обратном порядке.
Пол действует на человека силой реакции N. А человек на пол - весом P (по Третьему Закону Ньютона). Вес - это сила, с которой действует тело на опору или подвес в следствие притяжения Земли. Если бы лифт стоял или двигался равномерно (без ускорения), то вес человека был бы равен его силе тяжести mg:
Fтяж - N = ma, a = 0 =>
Fтяж - N = 0 =>
Fтяж = N, N = P =>
P = Fтяж = mg
Но т.к. лифт движется с постоянным ускорением вверх, то вес человека равен:
Fтяж - N = ma
N = Fтяж + ma = mg + ma = m(g + a)
N = P =>
P = m(g + a) - получается, что вес человека при движении лифта вверх с ускорением (P₂) является увеличенным по сравнению с весом покоящегося человека (P₁):
P₁ = mg
P₂ = m(g + a)
mg < m(g + a) => P₁ < P₂ - вес стал больше.
Ответ: увеличивается.
При ускоренном движении вверх или вниз меняется только вес тела: вниз - вес уменьшается, вверх - вес увеличивается. Масса не изменяется (мы хоть и стали на некоторое время тяжелее или легче, но количества веществ, из которых состоит наше тело, не меняются от того, что лифт движется с ускорением). Плотность тоже не изменяется (ведь m = ρV - масса является произведением плотности и объёма). Сила притяжения тела человека Землёй также не зависит от ускорения лифта.
Ответ: вес тела.