Человек, масса которого 80 кг, держит на плечах мешок массой 10 кг. С какой силой человек давит на землю? Изобразите силы, действующие на человека.

Для решения этой задачи нужно понять, какие силы действуют на человека и как они складываются. Давайте рассмотрим физические принципы, которые помогут понять, как найти силу, с которой человек давит на землю.

1. Сила тяжести Любое тело, обладающее массой, взаимодействует с Землёй из−за силы гравитации. Сила тяжести (иногда её называют весом тела) рассчитывается по формуле: $$ F_g = m \cdot g $$ где:
2. $ F_g $ — сила тяжести (вес тела), измеряется в Ньютонах (Н);
3. $ m $ — масса тела (в данном случае это масса человека и мешка) в килограммах (кг);
4. $ g $ — ускорение свободного падения, обычно принимается равным $ 9,8 \, \text{м/с}^2 $ на поверхности Земли.

Таким образом, чтобы найти силу тяжести, нужно умножить массу тела на ускорение свободного падения.

1. Нормальная сила реакции опоры Когда человек стоит на земле, поверхность оказывает на него силу реакции опоры ($ N $). По третьему закону Ньютона, сила реакции опоры равна по модулю силе, с которой человек давит на землю. То есть, суммарная сила, с которой человек вместе с мешком давит на землю, равна силе тяжести, действующей на систему "человек + мешок".

Если человек неподвижен, то силы, действующие на систему, находятся в равновесии, и сила реакции опоры компенсирует силу тяжести:
$$ N = F_g $$

1. Суммарная масса системы Система состоит из двух объектов:
2. самого человека, масса которого равна $ m_1 = 80 \, \text{кг} $;
3. мешка, масса которого равна $ m_2 = 10 \, \text{кг} $.

Суммарная масса системы:
$$ m_{\text{сумм}} = m_1 + m_2 $$

1. Итоговая сила давления на землю
   Сила, с которой человек вместе с мешком давит на землю, равна произведению общей массы системы на ускорение свободного падения:
   $$ F_{\text{давл}} = m_{\text{сумм}} \cdot g $$
   Это и есть сила, с которой человек оказывает давление на землю через свои ноги.

2. Графическое изображение сил
   На рисунке силы можно изобразить следующим образом:

3. Сила тяжести $ F_g $ направлена вертикально вниз, от центра тяжести системы (человек + мешок) к центру Земли.

4. Сила реакции опоры $ N $ направлена вертикально вверх, от поверхности земли к человеку.

Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, что обеспечивает равновесие неподвижной системы.

Соединяя весь материал воедино, вы сможете использовать указанные формулы и принципы для расчёта силы давления человека на землю.