Что нужно знать
Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает к себе тела; она направлена вертикально вниз, к центру Земли. Сила тяжести зависит от массы тела и ускорения свободного падения и рассчитывается по формуле Fтяж = mg, где m — масса тела (кг), g — ускорение свободного падения (м/с²), Fтяж — сила тяжести (Н). Вблизи поверхности Земли g приблизительно равно 9,8 м/с², а в школьных расчётах часто принимают g = 10 м/с². Вес тела — это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на опору или подвес, и измеряется в ньютонах (Н). Если тело покоится или движется равномерно и прямолинейно относительно Земли, его вес по модулю равен силе тяжести: P = mg. Если тело находится в свободном падении, оно не давит на опору и не натягивает подвес, поэтому его вес равен нулю; это состояние называется невесомостью. Например, человек, стоящий на полу лифта, оказывает давление на пол своим весом. Важно не путать силу тяжести и вес тела: сила тяжести действует на само тело со стороны Земли, а вес действует со стороны тела на опору или подвес.
Тест: 11 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют силой тяжести?
- Силу, с которой тело действует на опору
- Силу сопротивления воздуха при движении тела
- Силу, возникающую при деформации тела
- Силу, с которой Земля притягивает к себе тело
Сила тяжести возникает вследствие гравитационного притяжения тела Землёй и направлена вертикально вниз, к центру Земли.
2. В каких единицах СИ измеряется вес тела?
- В ньютонах (Н)
- В метрах в секунду (м/с)
- В килограммах (кг)
- В джоулях (Дж)
Вес тела является силой, а единицей измерения любой силы в системе СИ служит ньютон.
3. Как направлена сила тяжести, действующая на тело вблизи поверхности Земли?
- Вертикально вверх
- Вертикально вниз, к центру Земли
- Горизонтально по направлению движения
- Перпендикулярно направлению к центру Земли
Сила тяжести направлена к центру Земли независимо от того, движется тело или находится в покое.
4. Как изменится сила тяжести, если массу тела увеличить в 3 раза, а ускорение свободного падения оставить неизменным?
- Уменьшится в 3 раза
- Увеличится в 9 раз
- Увеличится в 3 раза
- Не изменится
По формуле Fтяж = mg сила тяжести прямо пропорциональна массе тела. Поэтому при увеличении массы в 3 раза сила тяжести также увеличится в 3 раза.
5. Чему равна сила тяжести, действующая на тело массой 4 кг, если g = 10 м/с²?
Используем формулу Fтяж = mg. Fтяж = 4 · 10 = 40 Н.
6. Чему равен вес тела массой 6 кг, покоящегося на горизонтальной опоре, если g = 10 м/с²?
Тело покоится, поэтому его вес по модулю равен силе тяжести: P = mg = 6 · 10 = 60 Н.
7. Какое утверждение правильно различает силу тяжести и вес тела?
- Сила тяжести действует только на движущиеся тела, а вес — только на неподвижные
- Сила тяжести действует на тело со стороны Земли, а вес тела действует на опору или подвес
- Сила тяжести измеряется в килограммах, а вес — в ньютонах
- Сила тяжести всегда равна нулю, если тело находится на опоре
Это главное различие между двумя понятиями: сила тяжести приложена к самому телу, а вес характеризует действие тела на опору или подвес.
8. Что происходит с весом человека, находящегося в свободно падающем лифте?
- Вес увеличивается в 2 раза
- Вес остаётся равным силе тяжести
- Вес становится равным нулю
- Вес становится равным массе человека
При свободном падении человек не давит на пол лифта. Его вес равен нулю, хотя сила тяжести продолжает действовать.
9. Почему пассажир автобуса при резком торможении может наклониться вперёд?
- Потому что масса пассажира резко увеличивается
- Потому что вес пассажира становится равным нулю
- Потому что сила тяжести внезапно меняет направление
- Потому что тело стремится сохранить прежнее состояние движения по инерции
При торможении автобус замедляется, а тело пассажира по инерции стремится продолжать движение с прежней скоростью.
10. Тело массой 2,5 кг находится на горизонтальной опоре и покоится. Чему равен модуль силы тяжести, если g = 10 м/с²?
Используем формулу Fтяж = mg. Fтяж = 2,5 · 10 = 25 Н.
11. Вес тела на Земле равен 80 Н. Какова масса тела, если g = 10 м/с² и тело покоится на горизонтальной опоре?
При покое P = mg. Выразим массу: m = P / g = 80 / 10 = 8 кг.