В закрытом лифте, который ускоряется вверх с ускорением a, как и почему изменятся показания пружинных и электронных весов, и какие различия возникнут при переходе к неинерциальной системе отсчёта

9 Ноя в 21:46
4 +3
0
Ответы
1
Коротко: показания и пружинных, и электронных весов при ускорении лифта вверх увеличатся — сила, действующая на весы, станет равна m(g+a)m(g+a)m(g+a). Причина — нормальная сила должна компенсировать и тяжесть, и даваемое телу ускорение.
Объяснение (инерциальная система): суммируя силы на груз вдоль вертикали,
N−mg=ma, N - mg = ma,
Nmg=ma,
откуда нормальная (измеряемая) сила
N=m(g+a). N = m(g+a).
N=m(g+a).
Пружинные весы читают деформацию пружины, пропорциональную NNN (по закону Гука), электронные — измеряют ту же контактную силу через тензодатчик или преобразователь, поэтому физически оба регистрируют одинаковую силу NNN.
Объяснение (неинерциальная система лифта): вводят псевдосилу −ma -mama (она направлена противоположно ускорению системы), тогда при равновесии
N−mg−ma=0⇒N=m(g+a), N - mg - ma = 0 \quad\Rightarrow\quad N = m(g+a),
Nmgma=0N=m(g+a),
то есть результат тот же, но интерпретация — как действие эффективного ускорения geff=g+a\,g_{\rm eff}=g+ageff =g+a.
Практические замечания:
- Если электронные весы выдают «массу», они обычно калиброваны по ggg, поэтому покажут «кажущуюся массу»
mapp=Ng=m(1+ag). m_{\rm app}=\frac{N}{g}=m\Big(1+\frac{a}{g}\Big).
mapp =gN =m(1+ga ).
- При свободном падении (a=−ga=-ga=g) показания будут нулевые.
- В замкнутом лифте архимедова сила тоже меняется пропорционально g+ag+ag+a, так что поправка на выталкивание сохраняет отношение; общая картина не меняется.
- Балансные (сравнительные) весы, измеряющие относительную массу, при одинаковом ускорении для обеих чаш остаются нетронутыми.
9 Ноя в 22:15
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир