5. Механика: анализ физических процессов: #214949

На гирю действуют две силы:

• сила тяжести $ \vec{F}_\text{тяж} = m \vec{g} ,$ направленная вертикально вниз;
• сила $ \vec{F} = 140 \, \text{Н} ,$ приложенная мальчиком, направленная вертикально вверх.

Ускорение свободного падения $ g = 10 \, \text{м/с}^2 .$
Сила тяжести:
$$ F_\text{тяж} = m g = 12 \cdot 10 = 120 \, \text{Н} $$

Равнодействующая сил, приложенных к гире:
$$ R = F- F_\text{тяж} = 140- 120 = 20 \, \text{Н} \quad (\text{направлена вверх}) $$

Ускорение гири (по второму закону Ньютона):
$$ a = \dfrac{R}{m} = \dfrac{20}{12} = \dfrac{5}{3} \approx 1.67 \, \text{м/с}^2 $$

По третьему закону Ньютона, сила, с которой гиря действует на руку мальчика, равна по модулю силе $ F = 140 \, \text{Н} ,$ направлена вертикально вниз.

Вес гири — это сила, с которой гиря действует на опору или подвес. В данном случае вес равен $ 140 \, \text{Н} $ и направлен вниз.

Теперь проверим утверждения:

$1)$ Верно. Если мальчик приложит силу $ 100 \, \text{Н} $ (вверх), а сила тяжести $ 120 \, \text{Н} $ (вниз), то равнодействующая будет направлена вниз:
$$ R = 100- 120 = -20 \, \text{Н} $$
Гиря не будет подниматься.

$2)$ Неверно. Гиря действует на руку мальчика с силой, равной $ 140 \, \text{Н} $ (направлена вниз), а не $ 100 \, \text{Н} .$

$3)$ Неверно. Вес гири равен $ 140 \, \text{Н} $ и направлен вниз (а не вверх).

$4)$ Верно. Равнодействующая сил равна $ 20 \, \text{Н} $ и направлена вверх.

$5)$ Неверно. Ускорение гири равно $ \dfrac{5}{3} \approx 1.67 \, \text{м/с}^2 ,$ а не $ 2 \, \text{м/с}^2 .$