Динамометр, на котором подвешен груз, начинает падать с некоторой высоты. Указатель динамометра при этом устанавливается на нуле. Можно ли сказать, что равны нулю:
а) вес груза;
б) масса груза;
в) сила тяжести?

Для решения задачи важно разобраться с ключевыми понятиями и явлениями, которые происходят в условиях данной задачи. Рассмотрим основные физические термины и законы, которые помогут понять, что происходит во время падения груза, а также уточним взаимосвязь между массой, весом и силой тяжести:

1. Масса:
   Масса тела — это физическая величина, которая характеризует инертность тела (его способность сопротивляться изменению скорости) и количество вещества в теле. Масса измеряется в килограммах (кг) и является скалярной величиной, которая не зависит ни от положения тела в пространстве, ни от его движения. Масса груза остается постоянной вне зависимости от того, движется он или покоится.

2. Сила тяжести:
   Сила тяжести — это сила, с которой Земля притягивает тело. Сила тяжести определяется законом всемирного тяготения и рассчитывается по формуле:
   $$ F_{\text{тяж}} = m \cdot g, $$
   где:
   $ F_{\text{тяж}} $ — сила тяжести (измеряется в ньютонах, Н),
   $ m $ — масса тела (в кг),
   $ g $ — ускорение свободного падения, приблизительно равное $ 9.8 \, \text{м/с}^2 $ на поверхности Земли.

Сила тяжести зависит только от массы тела и ускорения свободного падения и не изменяется при движении тела.

1. Вес:
   Вес тела — это сила, с которой тело действует на опору (или растягивает подвес). В общем случае вес тела равен силе тяжести, если тело покоится или находится в состоянии равномерного прямолинейного движения относительно опоры или подвеса. Однако важно понимать, что вес зависит от условий движения.
   Формально вес можно определить как результат действия силы реакции опоры или силы натяжения подвеса. Если тело находится в состоянии свободного падения (например, вместе с динамометром), то на груз не действует никакая опора или подвес, и вес тела становится равным нулю.

2. Свободное падение:
   Свободное падение — это движение тела под действием только силы тяжести, то есть без сопротивления воздуха и без других приложенных сил. В условиях свободного падения груз и динамометр будут двигаться с одинаковым ускорением $ g $. В результате натяжение пружины динамометра исчезнет, и он покажет нулевой вес.

Теперь применим эти понятия к условиям задачи:

• Во время свободного падения динамометра и груза сила натяжения пружины (которая отвечает за показания динамометра) отсутствует. Это связано с тем, что груз и динамометр падают с одинаковым ускорением, и пружина не испытывает растяжения. Поэтому показания динамометра равны нулю.

• Масса груза, как было отмечено выше, не зависит от того, покоится тело или движется. Она остается неизменной.

• Сила тяжести, действующая на груз, также остается постоянной, так как она определяется массой груза и ускорением свободного падения $ g $.

Подведем итог:
− Вес груза (то есть сила, с которой груз действует на динамометр) равен нулю из−за отсутствия натяжения пружины во время свободного падения.
− Масса груза остается неизменной (она не равна нулю).
− Сила тяжести, которая действует на груз, не изменяется и также не равна нулю.