действует ли сила тяжести на подброшеное вверх тело во время его подъёма

Коротко: да, сила тяжести действует на подброшенное вверх тело во время его подъёма. Она направлена вниз, и именно из-за неё тело замедляется по вертикали и в конечном счёте достигает вершины, после чего начинает падать.

Пошаговое решение и объяснения

1. Силы на теле

• В идеальном приближении без сопротивления воздуха на тело действует только сила тяжести F_g, направленная вниз: F_g = m g.
• По второму закону Ньютона ускорение тела равно a = F/m, значит a = -g (направление вниз). Подъём тела сопровождается постоянным ускорением вниз, величиной g ≈ 9,81 м/с² на поверхности Земли.

2. Уравнения движения (вертикальное движение вверх)

• Введём принятую систему координат: вверх положительно.
• Начальная скорость при броске: v0 > 0 (вверх).
• Скорость в момент времени t: v(t) = v0 - g t.
• Положение тела (смещение от начальной точки): y(t) = y0 + v0 t - (1/2) g t².
• Точка максимального подъёма достигается, когда скорость становится нулевой: v(t_top) = 0 → t_top = v0 / g.
• Максимальная высота над начальной точкой: h = y(t_top) - y0 = v0² / (2 g).

3. Что происходит с работой и энергиями

• На подъёме движение тела противодействуется силе тяжести: сила тяжести направлена вниз, а перемещение — вверх. Обозначим работу силы тяжести W_g за подъём: W_g = F_g · Δy = (- m g) · h = - m g h.
• По закону сохранения энергии при отсутствии сопротивления воздуха: начальная кинетическая энергия (1/2 m v0²) переходит в потенциальную энергию m g h, и в вершине скорость v = 0.
• Это согласуется с числом h = v0²/(2g), тогда W_g = - m g h = - (1/2) m v0², что равно изменению кинетической энергии: ΔK = K_final - K_initial = 0 - (1/2 m v0²) = - (1/2) m v0².

4. Что если учитывать сопротивление воздуха

• Гравитация всё равно действует вниз на всём пути.
• Однако сопротивление воздуха добавляет дополнительную силу сопротивления, направленную противоположно движению: вверх при подъёме, вниз при спуске. Это изменяет общую величину ускорения, но факт: сила тяжести и её направление остаются тем же — вниз.
• В реальности ускорение во время подъёма будет близко к g или немного больше (из-за сопротивления, если учесть направление сопротивления), но направление силы тяжести не меняется.

5. Быстрый пример (для иллюстрации)

• Пусть v0 = 10 м/с, g ≈ 9,8 м/с².
• t_top = v0 / g ≈ 10 / 9,8 ≈ 1,02 с.
• h = v0² / (2 g) ≈ 100 / (19,6) ≈ 5,1 м.
• До вершины тело движется вверх с ускорением вниз g, скорость падает до 0 м/с в 1,02 с.

Итог

• Да, сила тяжести действует на подброшенное вверх тело во время всего подъёма.
• Направление силы тяжести вниз, ускорение тела вниз, скорость уменьшается до нуля, после чего тело начинает двигаться вниз под влиянием той же силы тяжести (и возможно с сопротивлением воздуха).