Задание OGEPHYS334F70: Всемирное тяготение. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Ускорение свободного падения. Формула для вычисления силы тяжести вблизи поверхности Земли. Движение планет вокруг Солнца. Первая космическая скорость. Невесомость и перегрузки

Состояние, в котором тело не действует своим весом на опору или подвес, называется невесомостью. В данном опыте груз и динамометр падают вместе, а сопротивлением воздуха пренебрегают.

Выберем систему отсчёта Земли и ось Oy вертикально вниз. На груз действуют сила тяжести mg вниз и возможная сила упругости F_упр вверх. Запишем второй закон Ньютона:
mg − F_упр = ma.
В описанном состоянии свободного падения ускорение груза a = g. Поэтому:
mg − F_упр = mg;
F_упр = 0.
Сила, с которой груз растягивает пружину, по третьему закону Ньютона равна по модулю F_упр. Следовательно, вес груза P равен нулю, и пружина не растягивается под его действием.

Сила тяжести при этом сохраняется: именно она вызывает ускорение падения. Невесомость не означает исчезновение массы или гравитации. Реальный переход от первоначально растянутой пружины может сопровождаться краткими колебаниями; вопрос описывает состояние без действия груза на подвес.

Проверка. Если в уравнение движения подставить F_упр = 0, получим a = g, то есть одинаковое свободное падение груза и прибора. Перегрузка, напротив, означает повышенный вес. Верный вариант — 2.