Качественные задачи по физике в средней школе и не только… (Тульчинский) - страница 37

А вот еще один вывод Жюля Верна мы можем опровергнуть прямо сейчас. По закону всемирного тяготения гравитационная сила, действующая на тело, пропорциональна массе самого тела, а ускорение, согласно второму закону Ньютона, пропорционально силе и обратно пропорционально массе тела. Получается, что в формуле для ускорения масса тела оказывается и в числителе, и в знаменателе, то есть сокращается. Это означает, что ускорение тела в поле силы тяжести не зависит от массы этого тела. Отсюда следует, что два тела, находящиеся рядом, будут испытывать под действием силы тяжести одинаковое ускорение. Значит, их взаимное ускорение будет нулевым. Если в какой-то момент они покоились друг относительно друга, они останутся в покое. Это рассуждение верно и в том случае, если одно тело находится внутри другого: стакан внутри свободно летящего полого снаряда будет висеть неподвижно независимо от расстояния до Земли.

Для воздействия второго космического тела (Луны) эти рассуждения также будут работать. Значит, вывод останется верным и для совместного воздействия Земли и Луны. Другими словами, пассажиры жюль-верновского снаряда наблюдали бы невесомость не только в «точке равновесия», но на протяжении всего свободного полета.

31. Нуллибер изучает свой вес

Весы в действительности измеряют не массу, а вес – силу, с которой тело воздействует на весы. Измеренное значение делится на земное ускорение свободного падения g и отображается как масса. Поэтому для того, чтобы понять, как изменятся показания весов во всех описанных ситуациях, нам нужно выяснить, как будет вести себя сила, действующая на подставку весов со стороны Нуллибера. Для этого, в свою очередь, потребуется разобраться, какие силы действуют на Нуллибера и какое влияние оказывают на его движение.

На Нуллибера, стоящего на покоящихся весах, действуют сила тяжести (со стороны Земли) и сила реакции опоры (со стороны напольных весов). Сила Архимеда в воздухе для Нуллибера незначительна, так что ею мы пренебрежем (рис. 53).

Рис. 53

В соответствии с третьим законом Ньютона сила реакции опоры N по величине равна весу Нуллибера P, так что дальше мы можем считать, что весы измеряют величину силы реакции опоры.

Поскольку Нуллибер находится в покое в инерциальной системе отсчета, то ускорение отсутствует и, согласно второму закону Ньютона, векторная сумма действующих на него сил равна нулю. Это означает, что N = mg, и при делении N на g действительно получается m, которая в случае Нуллибера равна 99 кг.

Если лифт равномерно поднимается или опускается, ускорение Нуллибера снова равно нулю,