5. Школьник массой 50 кг едет в лифте вертикально вверх. Скорость лифта равномерно изменяется от 5 до 1 м/с за 5 с. С какой силой школьник давит при этом на пол лифта? 1) 0 H 3)…

Правильный ответ: 2) 460 Н

Пошаговое решение

• Данные: масса m = 50 кг. Скорости: v_i = 5 м/с, v_f = 1 м/с. Время изменения скорости t = 5 с. Ускорение воздуха между скоростями: a = (v_f − v_i)/t = (1 − 5)/5 = −0,8 м/с^2. Отрицательное знаков означает ускорение вниз (уточним: лифт движется вверх, но замедляется, значит ускорение направлено вниз).

• Силы на школьника: сила тяжести mg направлена вниз, нормальная сила N от пола направлена вверх. В инерциальной системе отсчета по второму закону: сумма сил вправо/вверх (здесь вверх) равна ma. N − mg = m a.

• Подстановка: возьмем g ≈ 10 м/с^2 (так часто делают в задачах на скорость и ускорение; получается удобнее считать). Тогда mg = 50 × 10 = 500 Н. m a = 50 × (−0,8) = −40 Н.

• Решение для N: N = mg + m a = 500 − 40 = 460 Н.

Ответ на вопрос: сила, с которой школьник давит на пол лифта, равна 460 Н (помимо этого, сила, с которой он давит на пол, направлена вниз).