Определите вес коробки массой 15 кг, стоящей на полу лифта, если лифт: а) поднимается с постоянной скоростью; б) опускается с посто янной скоростью; в) поднимается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/с²; г) опускается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/с²; д) поднимается, тормозя, с ускорением 0,2 м/с²; е) опускается, тормозя, с ускорением 0,3 м/с²; ж) свободно падает.
Пояснение метода:
- Пусть масса коробки m = 15 кг, ускорение свободного падения g ≈ 9,8 м/с².
- На коробку действует сила тяжести mg вниз и нормальная сила N от пола вверх.
- В вертикальном направлении с ускорением a (ускорение лифта, положительное вверх) силами вершинно равенство: N − mg = m a.
- Отсюда N = m(g + a). Значение a зависит от движения лифта:
- если лифт движется вверх с ускорением a > 0 — N > mg;
- если лифт движется вниз с ускорением a < 0 — N < mg;
- при а = 0 — N = mg;
- при свободном падении — N = 0.
Считаем для каждого случая (м = 15 кг, g ≈ 9,8 м/с²):
a) Лифт поднимается с постоянной скоростью (а = 0)
- N = 15(9,8 + 0) = 147 Н
b) Опускается с постоянной скоростью (а = 0)
- N = 15(9,8 + 0) = 147 Н
c) Поднимается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/с² (а = +0,4)
- N = 15(9,8 + 0,4) = 15 × 10,2 = 153 Н
d) Опускается, разгоняясь, с ускорением 0,4 м/с² (а = −0,4)
- N = 15(9,8 − 0,4) = 15 × 9,4 = 141 Н
e) Поднимается, тормозя, с ускорением 0,2 м/с² (а = −0,2)
- N = 15(9,8 − 0,2) = 15 × 9,6 = 144 Н
f) Опускается, тормозя, с ускорением 0,3 м/с² (а = +0,3; движение вниз, ускорение вверх)
- N = 15(9,8 + 0,3) = 15 × 10,1 = 151,5 Н
g) Свободно падает (а = −g ≈ −9,8)
- N = 15(9,8 − 9,8) = 0 Н
Кратко итог:
- а = 0: 147 Н
- б: 147 Н
- в: 153 Н
- г: 141 Н
- д: 144 Н
- е: 151,5 Н
- ж: 0 Н
Прим.: можно округлить по желанию (например, до 0,1 Н). При использовании g = 9,81 м/с² значения будут очень близки: 147,15 Н, 153,15 Н, 141,15 Н, 144,15 Н, 151,65 Н, 0 Н.