Вес тела. Сила реакции опоры. Невесомость и перегрузка

Тело, находящееся на горизонтальной опоре, взаимодействует с опорой. Из-за этого взаимодействия возникает пара сил, равных по модулю и противоположно направленных. Эти силы действуют вдоль одной прямой и приложены к телу и к опоре. Причиной возникновения этих сил является сила тяжести, действующая на тело. Сила тяжести, действующая на тело, также порождает пару сил и в случае, когда тело висит на нити. Одна из этой пары действует на нить со стороны тела, а другая на тело со стороны нити.

Силу, с которой тело действует на опору или подвес, называют весом тела. Вес тела принято обозначать буквой . Измеряется вес, как и любая другая сила, в ньютонах.

Силу, с которой опора действует на тело, называют силой реакции опоры. Силу реакции опоры принято обозначать буквой . Измеряется сила реакции опоры в ньютонах.

Сила, действующая со стороны нити на тело, подвешенное к ней, называется силой натяжения нити. Сила натяжения нити обозначают буквой . Измеряется она тоже в ньютонах.

Что происходит с телами при этих взаимодействиях?

Тело, находящееся на опоре, деформирует ее, из-за того, что тело притягивается к Земле. При деформации в опоре возникает сила упругости, не позволяющая телу двигаться вниз. То есть со стороны опоры на наше тело будет действовать сила, направленная вертикально вверх – это и есть сила реакции опоры. Так как силы реакции опоры и силы натяжения возникают при деформациях, то это означает, что их природа электромагнитная.

В случае, когда тело покоится на горизонтальной опоре, сила реакции опоры численно равна силе тяжести, действующей на тело (см рис. 4.33), т.е.

рис. 4.33

В то же время сила реакции опоры численно равна весу тела, как результат взаимодействия тела с опорой, поэтому в этом случае

Вес тела, так же как и сила реакции опоры, является переменной величиной. Изменение веса можно наблюдать, если поместить тело на весы, находящиеся на опоре, которая может покоиться, и двигаться вертикально вверх или вертикально вниз с ускорением (рис. 4.34а, б и с).

4.34а, б и с

В случае, когда опора с весами движется вверх с ускорением, мы будем наблюдать увеличение веса тела. Это состояние тела называется перегрузкой.

При старте космического корабля космонавты, находящиеся в нем, испытывают большие перегрузки, поэтому им необходимо постоянно находиться в отличной физической форме, что достигается постоянными тренировками.

Космонавты тренируются на особых тренажерах, которые называются центрифугами. С их помощью можно создать перегрузки, которые возникают при старте космического корабля и даже больше. Тренированный человек выдерживает перегрузки, при которых его вес увеличивается в 5 – 6 раз.

В случае, когда опора движется вниз с ускорением, мы будем наблюдать уменьшение веса. Если же опора будет свободно падать, то вес тела будет равен нулю. Это состояние тела называется невесомостью.

В состоянии невесомости пребывают космонавты во время полета вокруг Земли.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что вы понимаете под весом тела?

2. Какая сила называется силой реакции опоры?

3. Какая сила называется силой натяжения нити?

4. Объясните, каким образом возникают сила реакции опоры, сила натяжения нити и вес тела?

5. Какова природа силы реакции опоры, силы натяжения нити и веса тела?

6. Каким образом можно изменить вес тела?

7. Какое состояние называется перегрузкой?

8. Какое состояние называется невесомостью?