10. ВЕС И НЕВЕСОМОСТЬ

Вес тела.

В технике и быту широко используется понятие веса тела.

Весом тела называют силу, с которой тело вследствие его притяжения к Земле действует на горизонта льну юопору или подвес.

Вес тела Р, т. е. сила, с которой тело действует на опору, и сила упругости с которой опора действует на тело (рис. 28), в соответствии с третьим законом Ньютона равны по модулю и противоположны по направлению:

Если тело находится в покое на горизонтальной поверхности или равномерно движется и на него действуют только сила тяжести и сила упругости со стороны опоры, то из равенства нулю

векторной суммы этих сил следует равенство

Сопоставив выражения (10.1) и (10.2), получим

т. е. вес Р тела на неподвижной или равномерно движущейся горизонтальной опоре равен силе тяжести но приложены эти силы к разным телам.

При ускоренном движении тела и опоры вес Р будет отличаться от силы тяжести

По второму закону Ньютона при движении тела массой под действием силы тяжести и силы упругости с ускорением а выполняется равенство

Из уравнений (10.1) и (10.4) для веса Р получаем

или

Рассмотрим случай движения лифта, когда ускорение а направлено вертикально вниз. Если координатную ось направить вертикально вниз, то векторы и а оказываются параллельными оси (рис. 29), а их проекции положительными; тогда уравнение (10.6) примет вид

Так как проекции положительны и параллельны координатной оси, их можно заменить модулями векторов:

Вес тела, направление ускорения которого совпадает с направлением ускорения свободного падения, меньше веса покоящегося тела.

Невесомость.

Если тело вместе с опорой свободно падает, то и из формулы (10.7) следует, что

Исчезновение веса при движении опоры с ускорением свободного падения называется невесомостью.

Состояние невесомости наблюдается в самолете или космическом корабле при движении с ускорением свободного падения независимо от направления и значения модуля скорости их движения. За пределами земной атмосферы при выключении реактивных двигателей на космический корабль действует только сила всемирного тяготения. Под действием этой силы космический корабль и все тела, находящиеся в нем, движутся с одинаковым ускорением; поэтому в корабле наблюдается явление невесомости.

Перегрузка.

При ускоренном движении тела и опоры с ускорением, направленным вертикально вверх (рис. 30), вес тела оказывается больше действующей на него силы тяжести.

В этом случае проекции положительны, а проекция отрицательна. Поэтому для модуля веса тела получаем выражение

Увеличение веса тела, вызванное ускоренным движением опоры или подвеса, называют перегрузкой. Действие перегрузки

пытывают на себе космонавты как при взлете космической ракеты, так и на участке торможения космического корабля при входе в плотные слои атмосферы. Испытывают перегрузки и летчики при выполнении фигур высшего пилотажа, и водители автомобилей при движении с большими ускорениями.