Говорячи про вагу тіла в прискорено рухається ліфті, ми розглядаємо три випадки (крім випадку спокою або рівномірного руху):
- Ліфт рухається з прискоренням, спрямованим вгору (перевантаження, вага тіла більше сили тяжіння, P = mg + ma);
- Ліфт рухається з прискоренням, спрямованим вниз (вага зменшується, вага тіла менше сили тяжіння, P = mg-ma);
- Ліфт падає (невагомість, вага тіла дорівнює нулю, P = 0).
Ці три випадки не вичерпують якісно всіх ситуацій. Має сенс розглянути і 4-ий випадок, щоб аналіз був завершеним. (Дійсно, у другому випадку ми маємо на увазі, що a <g. Третій випадок є приватний для другого при a = g. Випадок a> g залишився нерозглянутим.) Для цього можна поставити учням питання, який спочатку викличе у них здивування: «Як повинен рухатися ліфт, щоб людина могла ходити по стелі? »Учні швидко« здогадуються », що ліфт повинен рухатися вниз з прискоренням великим g. Дійсно: при збільшенні прискорення руху ліфта вниз, у відповідність з формулою P = mg-ma, вага тіла буде зменшуватися. Коли прискорення a стане рівним g, вага стане рівним нулю. Якщо і далі збільшувати прискорення, то можна припустити, що вага тіла змінить напрямок.
Залишається тільки намалювати відповідний малюнок, де людина стоїть на стелі, а підвіс прикріплений до підлоги:
Після цього можна зобразити на малюнку вектор ваги тіла: P
Таким чином, художник міг би домалювати картинку, що знаходиться в заголовку статті, зобразивши четвертий випадок:
Можна дати цю задачу і в зворотному формулюванні: «Який буде вага тіла в ліфті, що рухається вниз з прискоренням a> g?» Це завдання трохи важче, тому що учням потрібно подолати інерцію мислення і поміняти місцями «верх» і «низ».
Може існувати заперечення, що 4-ий випадок не розглядається в підручниках тому, що він не зустрічається на практиці. Але і падіння ліфта зустрічається теж тільки в задачах, але, тим не менш, його розглядають, тому що це зручно і корисно.
Рух з прискоренням, спрямованим вниз або вгору, спостерігається не тільки в ліфті або ракеті, але і при русі літака, що здійснює фігури вищого пілотажу, а також при русі тіла по опуклому чи увігнутому мосту. Розглянутому нами 4-му випадку відповідає рух по «мертвій петлі». У верхній її точці прискорення (доцентрове) направлено вниз, сила реакції опори - вниз, вага тіла - вгору.