
三、超重与失重现象的拓展分析
1.对超重的理解
设物体的质量为m,物体向上的加速度为a,当地的重力加速度为g,由牛顿第二定律得:F视-mg=ma,则F视=mg+ma。
其中F视即视重,是物体对支持物的实际压力或对悬挂物的实际拉力的大小。
由此可以看出,超重时视重等于实重加上ma,超出的部分可理解为使物体产生向上的加速度,同时还可看出超重的物体所受重力没变。
2.对失重的理解
设物体的质量为m,物体向下的加速度为a,当地的重力加速度为g,由牛顿第二定律得:mg-F视=ma,则F视=mg-ma。
由此可以看出,失重时视重等于实重减去ma,失去的部分可理解为使物体产生了向下的加速度,同时可看出,失重的物体所受重力也没变。
注意:所谓完全失重,就是视重等于零的现象.即当a=g时,代入上式可得
F视=mg-ma=mg-mg=0
3.当物体的加速度不在竖直方向上时,而具有向上的分量a上或者具有向下的分量a下,则物体的视重与实重的关系为:
(1)超重时:F视=mg+ma上,视重等于实重加上ma上,视重比实重超出了ma上。
(2)失重时:F视=mg-ma下,视重等于实重减去ma下,视重比实重“失去”了ma下。
四、超重或失重现象的应用
【例】某人在以2.5m/s2的加速度匀加速下降的电梯里最多能举起质量为m=80kg的物体,则该人在地面上最多能举起质量M为多少的重物?若电梯以2.5m/s2的加速度匀加速上升,则该人最多能举起质量为多少的重物?(g=10m/s2)
【解】无论人在地面上还是在匀加速下降或者上升的电梯里,该人向上的最大举力是不变的,升降机匀加速下降,说明物体处于失重状态,则举力F=mg-ma。
所以在地面上M=F/g=60kg,故此人在地面上最多能举起60kg的物体。若升降机匀加速上升,则物体处于超重状态举力F=mg+ma,所以m=F/(g+a)=48kg。


