Как сравнивать массы в свободно падающем корабле рычажными и пружинными весами?
Условие из сборника, с. 42, фрагмент 1
Ответ
Обычным взвешиванием — никак: тела и весы падают вместе, опорные нагрузки практически исчезают. На чашах рычажных весов нет обычных весовых моментов, а пружинные весы без дополнительного воздействия не растягиваются от веса.
Масса при этом сохраняется и может сравниваться инерциальным способом. Пружину можно использовать для создания одинаковой силы при одинаковом растяжении: по ускорениям \(m_1/m_2=a_2/a_1\). Другой способ — прикрепить тела к одной и той же пружине и сравнить периоды колебаний \(T\propto\sqrt m\), тогда \(m_1/m_2=T_1^2/T_2^2\) при пренебрежении массой пружины. Это уже измерение инертности, а не обычное взвешивание.
Дополнение к способу с рычажными весами: можно сообщить всей раме весов ускорение относительно свободно падающих предметов, создав временную опорную нагрузку. При общем ускорении a сила на каждый груз пропорциональна ma; на равноплечих весах равновесие снова сравнивает массы, а пружинные весы измеряют ma. Это требует внешнего относительно измеряемых тел воздействия на раму (например, контролируемого рывка), а не обычного взвешивания покоящимся прибором в невесомости. Постоянное удержание рывком и точную величину a нельзя подразумевать без измерения.
Что применять при решении
Падение из покоя
\(h=\frac{gt^2}{2},\ v=gt,\ v^2=2gh\). Ускорение не зависит от массы тела при пренебрежении сопротивлением.
Вертикальный бросок вверх
\(y=y_0+v_0t-\frac{gt^2}{2},\ v_y=v_0-gt\). В верхней точке скорость 0, а ускорение остаётся направленным вниз.
Константы и приближения
На с.4 разрешено округление g до 10 м/с², а в таблицес.144 дано 9,80 м/с². Выбранное значение указывается в каждом числовом решении.
Создать проектГотовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.
Уведомление об авторском праве и цитировании
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов
используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме,
оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве
(в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования
указаны для каждого используемого фрагмента.