Чтобы понять, какие показания покажет динамометр с подвешенным грузом весом ( P = 3 \, \text{Н} ), когда он свободно падает, нужно рассмотреть физические законы, действующие в этом случае.
Свободное падение — это движение под действием силы тяжести без сопротивления воздуха. В условиях свободного падения на динамометр и груз действует только сила гравитации.
Рассмотрим, что происходит с динамометром и грузом в разных ситуациях:
В состоянии покоя или равномерного движения (не в свободном падении):
- Груз, подвешенный на динамометре, весит 3 Н.
- Динамометр показывает силу натяжения пружины, которая уравновешивает силу тяжести груза.
- Показание динамометра в этом состоянии будет равно весу груза: ( 3 \, \text{Н} ).
В состоянии свободного падения:
- Динамометр и груз падают с одинаковым ускорением ( g ) (ускорение свободного падения, приблизительно ( 9.8 \, \text{м/с}^2 )).
- В системе отсчета, связанной с динамометром, груз не испытывает никакой силы натяжения пружины, потому что и груз, и динамометр падают с одинаковым ускорением.
- Пружина динамометра не растягивается, так как нет разности сил между динамометром и грузом.
- В результате, показания динамометра будут нулевыми, так как пружина динамометра не испытывает деформации.
Следовательно, в состоянии свободного падения динамометр покажет:
А) ( 0 \, \text{Н} )
Другие варианты ответов:
- ( 3 \, \text{Н} ) (Б) – это показание в состоянии покоя или равномерного движения.
- ( -3 \, \text{Н} ) (В) – значение отрицательное и физически здесь не применимо.
- ( 9.8 \, \text{Н} ) (Г) – это величина ускорения свободного падения в ( \text{м/с}^2 ), но не сила, измеряемая динамометром в данном случае.
Таким образом, правильный ответ: А) ( 0 \, \text{Н} ).