1) Які сили діють на космонавта під час старту ракети землею вертикально вгору з прискоренням 15 2 м/с(в квадраті)?

Соня

43

1) Якщо ми вважаємо, що космонавт знаходиться в пункті старту ракети, то на нього діють дві сили: сила тяжіння \(F_{т}\) та сила реакції опори \(F_{р}\). Сила тяжіння напрямлена вниз та дорівнює вазі космонавта \(F_{т} = m \cdot g\), де \(m\) - маса космонавта, \(g\) - прискорення вільного падіння (приблизно \(9,8 м/с^2\)). Сила реакції опори напрямлена вгору та дорівнює силі тяжіння \(F_{р} = F_{т}\). Оскільки ракета рухається вгору з прискоренням, то на космонавта також діє сила прискорення \(F_{п} = m \cdot a\), де \(a\) - прискорення руху ракети. Оскільки ракета рухається вертикально вгору, сила прискорення спрямована також вгору.
Отже, загальна сила, що діє на космонавта, буде рівна сумі цих трьох сил: \(F_{заг} = F_{т} + F_{р} + F_{п}\).
\[F_{заг} = m \cdot g + m \cdot g + m \cdot a\]
2) Вага пасажира - це сила тяжіння, яка діє на нього. В даному випадку, коли ліфт рухається з прискоренням, на пасажира також діють додаткові сили: сила реакції опори та сила прискорення. На початку підйому, коли ліфт саме починає рухатися, загальна сила на пасажира буде сумою сили тяжіння та сили реакції опори: \(F_{заг} = F_{т} + F_{р} = m \cdot g + m \cdot g\). На прискорення руху ліфта поки не впливає.

Під час закінчення підйому, коли ліфт зупиняється, сила реакції опори буде дорівнювати силі тяжіння, оскільки пасажир перебуває у стані спокою: \(F_{заг} = F_{т} + F_{р} = m \cdot g + m \cdot g\).

3) Стан невагомості виникає, коли на тіло не діють сила тяжіння, тобто коли немає в"язких сил. У випадку ядра, яке було штовхнуте спортсменом горизонтально, сила тяжіння на нього діє вниз, але згідно з принципом інерції, ядро рухається постійною швидкістю прямолінійно. Тому із закону Ньютона \(F = ma\) можна зробити висновок, що сила тяжіння компенсується іншою силою, яка забезпечує рух ядра з постійною швидкістю. Отже, у цьому випадку, можна сказати, що ядро не перебуває у стані невагомості.