Билет № 8.
План ответа:
1.Определение силы тяжести. Её свойства.
2.Определение веса тела. Его свойства. Измерения весов тел в разных местах. 
3.Невесомость. Путешествие к звёздам. Что произошло после начала движения корабля? 
4.Принцип эквивалентности. Пример с лифтом.
Ответ: 
1.Сила тяжести – сила, с которой тело притягивается к Земле в данном месте. Свойства: гравитационная, вектор, направлена вертикально вниз, приложена в центре тяжести тела, зависит от широты, высоты над землёй, никогда не равна нулю. Это одно из проявлений силы всемирного тяготения. Обозначим массу Земли М, её радиус R, массу данного тела m, тогда сила, действующая на тело вблизи поверхности Земли, согласно закону всемирного тяготения будет равна: F = GMm/R2. Это и есть сила тяжести. Направлена она к центру Земли. Если на тело действует только эта сила (а все другие уравновешены), то оно совершает свободное падение. Ускорение этого свободного падения можно найти, применив второй закон Ньютона: g = F/m = GMm/(R2m) = GM/R2. Отсюда видно, что ускорение свободного падения g не зависит от массы m тела, и, следовательно, оно одинаково для всех тел. Теперь можно написать, что сила тяжести равна: F> = mg>. Сила тяжести, действующая на тело, равна произведению массы тела на ускорение свободного падения. 
2.Вес – это сила, с которой тело давит на опору или натягивает подвес. Свойства: электромагнитная, вектор, перпендикулярна к опоре, приложена к опоре, зависит от ускорения системы, может быть равна нулю. Эту силу можно измерить пружинными весами. Чем больше весит тело, тем больше растягивается пружина, на которой оно подвешено. При помощи гири, принятой за единицу, пружину можно проградуировать – сделать отметки, которые укажут, насколько пружина растянулась под действием гири в 1 кг, 2 кг, и т.д. Если после этого на такие весы подвесить тело, то по растяжению пружины удастся найти силу притяжения его Землёй. Для измерения веса также используют и сжимающуюся пружину. Проградуированная пружина служит не только для измерения Земного притяжения, т.е. веса, но и других сил. Такой прибор называется динамометром. Им можно измерять мускульную силу человека, силу тяги мотора. Однако вес зависит не только от самого тела. Ведь его притягивает Земля. А если бы мы были на Луне? Очевидно, что вес был бы другой – примерно в 6 раз меньше. Да и на Земле вес различен на разных земных широтах. Например, на полюсе тело весит на 0,5 % больше, чем на экваторе. Однако при всей своей изменчивости вес обладает замечательной особенностью: отношение весов двух тел в одной и той же точке Земли в любых условиях оказывается неизменным. 
3.(А теперь представим себе, что мы, захватив измерительные приборы, погрузились на межпланетный корабль и отправились путешествовать в мир звёзд. Солнце уже стало похоже на маленькую звёздочку. Двигатель выключен, корабль далеко от притягивающих тел. Теперь посмотрим, что же происходит в нашей летающей лаборатории? Почему висит в воздухе и не падает термометр? Разгадка заключается в том, что в межпланетном пространстве предметы потеряли свой вес. И тут мы решили изменить курс. Включаем реактивный двигатель, и вдруг предметы, окружающие нас, словно ожили. Термометр упал, подушка погнулась под лежащим на ней чемоданом. Посмотрим на приборы, которые указывают, в какую сторону наш корабль начал ускоренное движение. Конечно, оно направлено вверх. Приборы показывают, что мы летим с ускорением, равным 9,8 м/с2. Мы чувствуем себя как на Земле. Но почему так? По-прежнему далеко находится корабль от притягивающих масс, нет ни силы притяжения, а предметы приобрели вес. Выпустим из руки шарик и посчитаем, с каким ускорением он падает на пол корабля. Оказывается ускорение равно 9,8 м/с2. Эту цифру мы только что прочли на приборах, измеряющих ускорение ракеты. Корабль движется с таким же ускорение «вверх», с каким тела на корабле падают «вниз». Но что такое «верх» и «низ» в летящем корабле? На Земле всё понятно: небо – верх, а земля – низ. А здесь? У нашего верха есть неоспоримый признак – это направление ускорения ракеты. Смысл этих наблюдений: на шарик, выпущенный из рук, ни какие силы не действуют. Шарик движется по инерции. Это ракета движется с ускорением по отношению к шарику, и нам, находящимся в ракете, кажется, что шарик «падает» в сторону, обратную направлению ускорения ракеты. Разумеется, ускорение этого «падения» равно истинному ускорению ракеты. Ясно, что все тела будут «падать» с одинаковым ускорением. Вывод: в ускоренно движущейся ракете тела начинают «весить». При  этом, «сила притяжения» направлена в сторону, противоположную направлению ускорения ракеты, а «ускорение свободного падения» равно ускорению движения реактивного корабля. Находясь в космическом корабле с закрытыми окнами, мы не могли бы узнать, покоится ли он на Земле или  движется с ускорением 9,8 м/с2).
4.Примером невесомости может служить классический пример: человек в лифте с весами и грузом. Равноценность «силы притяжения» и силы тяжести называется принципом эквивалентности. Первым примером может служить лифт. Захватив с собой пружинные весы с гирями, отправимся на лифте вверх. Следим за поведением стрелки весов, на которых лежит 1 кг яблок. Начался подъём, и показания весов возросли, как будто бы гиря весит больше 1 кг. Во время движения лифта вверх с ускорением а возникает дополнительная сила тяжести, направленная вниз. Т.к. ускорение этой силы равно а, то дополнительный вес равен ma, значит, весы покажут вес (mg + ma). Ускорение закончилось, и лифт движется равномерно, пружина вернулась в исходное положение и показывает 1 кг. Приближаясь к верхнему этажу, движение лифта замедляется. Теперь груз весит меньше 1 кг. При замедлении движения лифта вектор ускорения смотрит вниз. Значит, дополнительная фиктивная (не настоящая) сила тяжести направлена вверх, в сторону, противоположную вектору направления силы земного тяготения. Теперь а отрицательно, и весы показывают величину, меньшую mg. После остановки лифта пружина возвращается в исходное положение. Начнём спуск. Движение лифта ускоряется, вектор ускорения направлен вниз, значит, дополнительная сила тяжести направлена вверх. Сейчас груз весит меньше 1 кг. Когда движение станет равномерным, дополнительная тяжесть пропадает, и перед окончанием нашего путешествия на лифте – при замедленном движении вниз – груз будет весить больше  килограмма. Если лифт опускается с ускорением, то тела, находящиеся в нём, становятся как бы легче. Чем больше это ускорение, чем больше потеря веса. При свободном падении системы тела перестанут давить на подставку – перестанут весить: сила притяжения Земли будет уравновешиваться дополнительной силой тяжести, существующей в свободно падающей системе. Приходим к выводу: система отсчёта, движущаяся прямолинейно и равномерно вдали от действия сил притяжения, и система отсчёта, свободно падающая под действием тяжести равноценны. В первой системе нет веса, а во второй «вес книзу» уравновешивается «весом кверху».