Ситуационная задача «Сколько весит тело, когда оно падает?»

7 класс

Тема: Вес тела. Невесомость

Сколько весит тело, когда оно падает?

Заметили ли вы, какое странное ощущение испытываете в тот момент, когда начинаете спускаться на лифте? Ненормальная легкость, вроде той, какую испытывает человек, летящий в пропасть. Это - не что иное, как ощущение невесомости. Проходит мгновение, и странное ощущение прекращается; ваше тело, стремясь падать быстрее, чем равномерно движущийся лифт, давит на его пол и, значит, снова приобретает свой полный вес. Возможно, ли в таких условиях определить вес тела и массу?

Если подвесить гирю к крючку пружинных весов и следить, куда начнет двигаться указатель, если весы с гирей быстро опустить вниз. Вы убедитесь, что во время падения указатель показывает не полный вес гири, а гораздо меньше! Если бы весы падали свободно, и вы имели возможность во время падения следить за их указателем, вы заметили бы, что гиря при падении вовсе ничего не весит: указатель находится у нуля.

Самое тяжелое тело становится совершенно невесомым в течение всего того времени, пока оно падает, Легко понять, почему это так. "Весом" тела мы называем силу, с которой тело тянет точку подвеса или давит на свою опору. Но падающее тело не производит никакого натяжения пружины весов, так как пружина опускается вместе с ним. Пока тело падает, оно ничего не натягивает и ни на что не напирает.

Еще основатель механики, Галилей, в XVII веке писал [В "Математических доказательствах, касающихся двух отраслей новой науки".]: "Мы ощущаем груз на наших плечах, когда стараемся мешать его падению. Но если станем двигаться вниз с такой, же скоростью, как и груз, лежащей на нашей спине, то, как, же может он давить и обременять нас?

При горении свечи мы всегда наблюдаем пламя. На Земле благодаря гравитации возникают конвекционные потоки, которые и определяют форму пламени. Они поднимают раскалённые частички сажи, которые излучают видимый свет. В невесомости конвекционные потоки отсутствуют, частички сажи не поднимаются, а пламя свечи принимает сферическую форму. Так как материал свечи представляет собой смесь предельных углеводородов, они при сгорании выделяют водород, который горит голубым пламенем. Изучение пламени в условиях невесомости необходимо для оценки пожароустойчивости космического корабля и при разработке специальных средств пожаротушения. Так можно обеспечить безопасность космонавтов и транспортных средств.

Рис.1. Пламя свечи в условиях невесомости

Мы привыкли к собственной тяжести. Привыкли к тому, что все окружающие нас предметы имеют вес. Иного мы и не представляем. Не только наша жизнь прошла в условиях весомости. Вся история жизни на Земле протекала в этих же условиях. Земное притяжение за миллионы лет ни разу не исчезало. Поэтому все организмы, живущие на нашей планете, уже давно приспособились к тому, чтобы выдерживать свой собственный вес.

Своеобразие невесомости особенно существенно учитывать при полете обитаемых космических кораблей: условия жизни человека в состоянии невесомости резко отличаются от привычных земных, что вызывает изменение ряда его жизненных функций. Невесомость рассматривают как специфический интегральный раздражитель, действующий на организм человека и животного в течение всего орбитального полета. Условия невесомости нарушают способность правильно оценивать размеры объектов и расстояния до них, что мешает космонавтам ориентироваться в окружающем пространстве и может приводить к авариям во время космических полетов.

Задачи:

1. При каком условии тело находится в состоянии невесомости?

2. Приведите примеры того, что человек может испытывать состояние невесомости, не покидая Землю?

3. Многие люди хотят похудеть. Можно ли считать, что масса тела (человека) тоже меняется при уменьшении веса? Как вы думаете, решился бы вопрос с лишним весом при помещении человека в состояние невесомости?

4. Предложите способ определения массы тела, находящегося в состоянии невесомости?

5. Оцените влияние невесомости на организм и клетки человека?