Súlytlenség és túlterhelés, virtuális laboratórium virtulab
1. Mint már tudjuk, az erő, amellyel a test a Föld vonzerejének köszönhetően a hordozóra vagy felfüggesztésre hat, a testtömegnek nevezik.
A test súlya a tartóhoz vagy a felfüggesztéshez van rögzítve; Ezzel szemben a gravitáció a testre vonatkozik. A súly és a gravitáció nem csak különböző alkalmazási pontok, hanem más természetű is: gravitáció - gravitációs erő és súly - a rugalmasság ereje.
Persze 7 fizika osztály azt is tudjuk, hogy ha a test felfüggesztve egy szál vagy egy hordozóra, pihenés vagy egyenletes mozgás egy egyenes vonal, akkor a súlya a modul megegyezik a gravitációs erő:
2. Tegyük fel, hogy a test, a tartóval vagy a felfüggesztéssel együtt, a Földhöz viszonyítva gyorsuljon el. Ebben az esetben megegyezik-e a testtömeg és a gravitáció?
Vegye figyelembe a személy mozgását a liftben. Hagyja, hogy a felvonó gyorsuljon a. lefelé irányítva (52. ábra). A Földhöz kapcsolt inerciális referenciakeretben a lefelé irányuló gravitáció a személyre és a felvonó padlójára ható rugalmas erő felfelé irányul. A rugalmas erőt ebben az esetben a támasztó reakcióerőnek nevezik, és az N betű jelöli. Az erők egyenlő ereje tájékoztatja a személyt a gyorsulásról.
Newton második törvényének alkalmazásával vektoros formában írhatunk:
Irányítsa az Y tengelyt függőlegesen lefelé, és írja ezt az egyenletet a vetületekre erre a tengelyre, figyelembe véve, hogy a frakció = mg. a gyorsulás és a gravitáció előrejelzései az Y tengelyen pozitívak, és a támasztó reakcióerőjének vetülete negatív. Kapunk:
Newton harmadik törvénye szerint a testtömeg modulo a támogatási reakció erősségével egyenlő:
A kapott képletből látható, hogy a test súlya kisebb, mint a gravitációs erő. Így, ha a test együtt a hordozó, vagy a felfüggesztés lefelé mozog gyorsulás, amely arra irányul, valamint a gravitációs gyorsulás, akkor annak tömege kisebb, mint a gravitációs erő, azaz. E. Kisebb súly nyugvó test.
A súlycsökkenés, amit a liftben a mozgás kezdete pillanatában tapasztal.
Ha a test gyorsulása megegyezik a gravitációs gyorsulással, a = g. akkor a testtömeg P = 0. Az ilyen állapotot a súlytalanság állapota jelenti. A súlytalanság állapotában az űrhajókon űrhajósok vannak a repülés során, mivel a Föld körül mozognak egy centripetális gyorsulással, amely megegyezik a szabad esés felgyorsulásával.
De nem csak az űrhajósok tapasztalják a súlytalanság állapotát. Ebben a helyzetben egy futó lehet rövid idő alatt, amikor mindkét lábszár elválik a talajtól; jumper egy ugródeszka a repülés közben.
3. Tekintse meg újra a lift mozgását és a benne álló személyt. De most csak a lift gyorsulása a. felfelé irányítva (53. ábra).
Newton második törvényének felhasználásával írhatunk:
Ha az Y tengelyt függőlegesen lefelé küldi, ezt az egyenletet a vetületekre írjuk erre a tengelyre:
A képletből látható, hogy a súly ebben az esetben nagyobb, mint a gravitációs erő. Így ha a test, a tartójával vagy felfüggesztésével együtt, a szabadesés gyorsulásával ellentétes gyorsulással mozog, akkor annak súlya nagyobb, mint a gravitációs erő, vagyis nagyobb, mint a nyugalmi test súlya.
A gyorsulással előidézett testtömeg növekedése túlterhelésnek nevezhető.
Túlterhelés tapasztalható a liftben, a mozgás kezdete pillanatában felfelé. Hatalmas túlterhelés tapasztalható űrhajósok és pilóták sugárhajtású repülőgépek felszállás és leszállás során; pilóták, a síkban az aerobatika "halott hurok" alakját mutatják az alsó pontján. Annak érdekében, hogy az űrhajós csontvázára nehezedő nyomást vegyenek fel a felszállás alatt, különleges karosszékek készülnek, amelyekben az űrhajósok félig fekvő helyzetben vannak. Ebben az esetben az űrhajósra ható nyomás erő egy nagyobb területen oszlik el, és a csontvázra gyakorolt nyomás kisebb lesz, mint amikor az űrhajós ülő helyzetben van.
Mekkora a 70 kg súlyú pilóta súlya, a "pálya" alsó és felső pontjain "holt hurkot" elért, ha a hurok sugara 200 m, és a légi jármű sebessége a hurok átvitelénél 100 m / s?
Mivel a =. az
P1 = 70 kg • + 10 m / s2 = 4200 N;
P2 = 70 kg • - 10 m / s 2 = 2800 N.
Ha a gravitációs erő hat a kísérleti Ftyazh = 70 • • 10 kg m / s 2 = 700 N, akkor a súlya a alsó pontja a pálya 6-szor nagyobb, mint a gravitációs erő: = 6. Azt mondják, hogy a pilóta tapasztal hatszoros túlterhelés .
A pálya tetején a pilóta négyszeres túlterhelést tapasztal: = = 4.
Kérdések önvizsgálatra
1. Mit nevezünk testtömegnek? Mi a testtömege?
2. Melyik esetben a testforma súlya megegyezik a gravitációs erővel?
3. Hogyan változik a testtömeg a felfelé irányuló gyorsulással? le?
4. Mi az az állapot, amelyet nulla-gravitációnak neveznek? Mikor jön?
5. Milyen állapotot neveznek túlterhelésnek? Túlterheltség esetén?
1. A felvonó 2 m / s gyorsulással mozog le 2. Mekkora a 60 kg-os súlyú személy súlya?
2. Mekkora erővel 1 tonnás súlyú kocsit nyom a 30 m-es görbületi sugárú domború híd közepén? Az autó sebessége 72 km / h.
3. Egy 400 g tömegű kő egyenletesen elfordul egy függőleges síkban egy 1 m hosszú, 2 m / s sebességű kötélen (55. ábra). Mi a kötél feszültsége, amikor a kő eléri a pálya felső és alsó pontját?