物理上的失重、超重物体在什么情况下产生什么情况下会超重、失重、完全失重?

Question

物理上的失重、超重物体在什么情况下产生
什么情况下会超重、失重、完全失重?

Answer 1

自从人造地球卫星和宇宙飞船发生成功以来,人们经常谈到超重和失重,那么,什么是超重和失重呢?
所谓“超重”和“失重”并不是重力的增减.在近地面,物体所受的重力可基本认为是不变的.“超重”和“失重”指的只是“视重”大了还是小了.
一、超重和失重的定义：
1. 超重：物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象叫做超重.
2. 失重：物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）小于物体所受重力的现象叫做失重.
对于这种物理现象,我们不必费心去背；只要回想坐电梯情景即可.如从低层至高层,则经历超重—匀速—失重的过程.电梯分别做向上加速—匀速—向上减速运动.
二、能够发生超重或失重现象的条件：
1. 发生超重现象的条件：当物体做向上加速运动或向下减速运动时,物体均处于超重状态,即不管物体如何运动,只要具有向上的加速度,物体就处于超重状态.
2. 发生失重现象的条件：当物体做向下加速运动或向上做减速运动时,物体均处于失重状态,即不管物体如何运动,只要具有向下的加速度,物体就处于失重状态.
因此,在判断超重还是失重状态时,就记得用这点去判断了.
三、拓展：
并非只有物体在竖直方向上加速向上或减速向下运动时,物体才处于超重状态,其实物体运动时,只要加速度具有向上的分量,物体就处于超重状态；同理只要加速度具有向下的分量,物体就处于失重状态.
四、定量计算
以上都是在定性判断超重失重时使用的方式方法.如果遇到需要计算的又该怎么做呢?
计算超重失重的问题,首先要判断物体本身是否改变,这样才能确定后面的牛顿定律方程里,m是已知还是未知,直接关系到方程的正确与否,好重要的.
如：
(1)质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶棚上,升降机匀加速上升,且a＝（1/3）g,问弹簧秤读数为多少?这道题很明显,重物没有变化,质量始终是m,所以,用牛顿第二定律,合力和加速度都向上,则弹簧秤对重物拉力为向上的T,有T－mg＝ma,其中a＝（1/3）g,T＝（4/3）mg,又由牛顿第三定律知,弹簧秤读数（反映的是弹簧秤受到物体的拉力）T'＝T=(4/3)mg.(2)一个人在地面上可以举起M质量的物体,如果他在升降机（匀加速上升,且a＝（1/3）g）中,能举起多少质量的物体呢?这道题,大家好好对比下,是不是,人没有变,但是,他举起的物体的质量未知了?所以先前M只是表明人的举力,不能作为牛顿定律里的m,所以这道题,质量是未知的.那么,怎么解呢?首先,人没有变,他的举力没有变,在地面上,举力T＝Mg,上到升降机里,仍然是这么大.然后,升降机里,重物因为有竖直方向加速度,所以有超重或者失重的现象,判断一下,加速度向上,因此,物体受合力也向上.由牛顿第二定律知 T-mg＝ma.这里a＝（1/3）g.注意,这里m,不是M了,等号两边的m都不等于M,因为研究对象已经改变着.如果不变,还问物体质量干什么呢?
是人的举力没有变,T=Mg所以,代入,得m＝3M/4.有同学可能要讲了,a向上,不是超重吗?怎么质量反而小了?注意啊,已经不是以前的物体了,现在这个物体本身重力是3Mg/4.因为超重,所以,人要用T＝Mg来举它,它在举它的人看来,视重不是变得比本身重力大了吗?多多比较一下两个例子.五、小结：1、定性判断时,只要注意加速度的方向,加速度向上－－超重,加速度向下－－失重.这类现象不是非要到太空不可的!2、定量判断时,不管是超重还是失重,关键是先找准,不变的是重物,还是提供拉力、举力、或者支持力的人或物
；然后要找准加速度的方向,以此来列牛顿第二定律的方程.说到底,超重失重不过是牛顿定律的实例而已.3、补充一点,在太空,完全失重的情况下,判断仪器可不可以用,要注意,仪器测量的原理是不是重力,如果是就不行.比如天平,虽然测的是质量,但是原理却是重力力矩（初中称为杠杆）,所以不行.