Вес тела: вес в лифте, невесомость и перегрузка
Текст урока
Вес — сила, с которой тело действует на опору (или подвес). В покое или при равномерном движении вес равен силе тяжести: P = mg. В лифте, движущемся с ускорением, P = m(g + a), где a положительно, если направлено вверх.
Когда ускорение направлено вверх, вес растёт — это перегрузка. Когда ускорение направлено вниз, вес уменьшается, а при движении вниз с a = g (свободное падение) P = 0 — это невесомость. Сила тяжести mg при этом не меняется.
P = m(g + a)вес в лифте; a положительно при направлении вверхP = 0невесомость: свободное падение, a = g внизn = P / mgкоэффициент перегрузки («сколько g»)меняй ускорение лифта и смотри на весы ↓Лифт стоит: весы показывают P = mg = 600 НКрасная стрелка — сила тяжести mg (не меняется), синяя — действие весов на человека N; вес P численно равен ей. Зелёная стрелка — ускорение лифта. g = 10 м/с².
Ускорение лифта, a+ вверх, − вниз2 м/с²Масса человека, m60 кг- Сила тяжести, mg600 Н
- Вес, P720 Н
- Перегрузка, n1,2
- «Масса» на весах72 кг
При m = 70 кг весы должны показать 840 Н.
Настрой ползунки и кнопки…Что показывает симуляция?
языком ползунков- При a = 0 (лифт стоит или едет равномерно) весы показывают 600 Н: P = mg.
- При a = +3 м/с² синяя стрелка удлиняется, весы показывают 780 Н — человек чувствует себя «тяжелее». Красная стрелка (mg) не меняется.
- При a = −3 м/с² вес падает до 420 Н — это то самое «облегчение» в момент, когда лифт начинает ускоряться вниз.
- При a = −10 м/с² (свободное падение) синяя стрелка исчезает, весы показывают 0, человек отрывается от весов — невесомость.
- При изменении массы меняются все силы, а перегрузка n остаётся прежней: n зависит только от ускорения.
Вес в лифте: все случаи
решает направление ускорения| Движение лифта | Направление ускорения | Вес |
|---|---|---|
| Стоит или едет равномерно | a = 0 | P = mg |
| Разгоняется вверх или тормозит при движении вниз | вверх | P = m(g + a) > mg |
| Разгоняется вниз или тормозит при движении вверх | вниз | P = m(g − a) < mg |
| Свободно падает (трос оборвался) | вниз, a = g | P = 0 — невесомость |
Самые частые ошибки
красной ручкой«Вес и сила тяжести — одно и то же»Сила тяжести (mg) — действие Земли на тело, в лифте она не меняется. Вес — действие тела на опору, и он зависит от ускорения лифта.
«Если лифт едет вверх, вес растёт»Вес зависит от направления не скорости, а ускорения. Когда лифт, едущий вверх, тормозит перед остановкой, ускорение направлено вниз, и вес уменьшается.
«В невесомости нет силы тяжести»В невесомости сила тяжести продолжает действовать — именно из-за неё тело падает. Просто опора падает с тем же ускорением, и тело на неё не давит.
Разобранные задачи
сначала реши самЗадача 1
Человек массой 70 кг находится в лифте, который разгоняется вверх с ускорением 3 м/с² (g = 10 м/с²). Найдите его вес и перегрузку.
Показать решениеP = m(g + a) = 70 · (10 + 3) = 910 Нn = P / mg = 910 / 700 = 1,3Ответ: 910 Н, n = 1,3.
Задача 2
Школьник массой 50 кг стоит в лифте на весах. Весы показывают 400 Н. Найдите ускорение лифта и возможное движение.
Показать решение400 = 50 · (10 + a) → a = −2 м/с²Ускорение направлено вниз: лифт либо разгоняется вниз, либо тормозит, двигаясь вверхОтвет: 2 м/с², направлено вниз. Ускорение показывает не направление движения, а то, как меняется скорость.
В реальной жизни: аттракцион «свободное падение»
невесомость в паркеКресло медленно поднимается: ускорения почти нет, n = 1В аттракционах «свободное падение», в специальных параболических полётах самолётов и на космической станции работает одна и та же физика. На Международной космической станции сила тяжести составляет около 90% земной, но станция и космонавты всё время «падают» вокруг Земли — поэтому они в невесомости. А при старте космонавты переносят перегрузку в несколько g.
Проверь себя: 5 тестовых заданий
5 вопросов1Человек массой 50 кг находится в лифте, который разгоняется вверх с ускорением 2 м/с² (g = 10 м/с²). Каков его вес?
2Когда возникает состояние невесомости?
3Лифт равномерно опускается. Каков вес пассажира?
4Лифт, движущийся вниз, тормозит перед остановкой. Как меняется вес пассажира?
5Открытый вопрос: человек массой 60 кг находится в лифте, который разгоняется вниз с ускорением 4 м/с² (g = 10 м/с²). Каков его вес в ньютонах? Запиши ответ числом.
ИсточникПрограмма вступительных экзаменов ДИМ 2026: Физика → Механика → Динамика: вес тела, вес тела, движущегося с ускорением, невесомость, перегрузка.