$\text{1.}$  

 Uzasadnienie: 

Siłomierz w czasie ruchu windy wskazał większą wartość niż w czasie spoczynku. Oznacza to, że siła bezwładności, zwiększająca wskazanie siłomierza, musiała być zwrócona w dół (zgodnie z siłą ciężkości). Siła bezwładności zawsze jest zwrócona przeciwnie do przyspieszenia, co oznacza, że przyspieszenie musiało być zwrócone w górę. Możemy więc wnioskować, że winda przyspieszała jadąc w górę lub zwalniała jadąc w dół. 

 Odpowiedź: 

Zmianę wskazań siłomierza powoduje siła bezwładności.

Winda może poruszać się ruchem jednostajnie przyspieszonym do góry lub ruchem jednostajnie opóźnionym w dół.

 

$\text{2.}$   

Dane:

$F_g=5\mathrm{N}$   

$F=5,2\mathrm{N}$  

$g=10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$   

Szukane:

$a=?$  

Rozwiązanie:

Wartość siły bezwładności możemy przedstawić wzorem:

$F_b=ma$

gdzie:

$F_b$ - wartość siły bezwładności,

$m$ - masa ciała znajdującego się w układzie nieinercjalnym, 

$a$ - wartość przyspieszenia, z jakim porusza się układ.

Zatem wartość przyspieszenia windy będzie wynosić:

$a=\frac{F_b}{m}$

Wskazanie siłomierza stanowi sumę wartości siły ciężkości i siły bezwładności:

$F=F_g+F_b$

gdzie:

$F$ - wartość siły wskazanej przez siłomierz,

$F_g$ - wartość siły ciężkości.

Wartość siły bezwładności wynosi zatem:

$F_b=F-F_g$

Wartość siły ciężkości możemy wyrazić za pomocą wzoru:

$F_c=mg$ 

gdzie:

$m$ - masa ciała, 

$g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego. 

Wyznaczamy wzór na masę ciężarka:

$F_c=mg|:g$

$m=\frac{F_g}{g}$

Korzystając z powyższych wzorów wyznaczamy wyrażenie na wartość przyspieszenia windy:

$a=\frac{F_b}{m}$

$a=\frac{F-F_g}{\frac{F_g}{g}}$

$a=\frac{g\left(F-F_g\right)}{F_g}$

Wstawiamy dane liczbowe:

$a=\frac{10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}\cdot \left(5,2\mathrm{N}-5\mathrm{N}\right)}{5\mathrm{N}}=$  

$=\frac{10\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}\cdot 0,2\cancel{\mathrm{N}}}{5\cancel{\mathrm{N}}}=0,4\frac{\mathrm{m}}{{\mathrm{s}}^2}$

Odpowiedź: Przyspieszenie windy ma wartość 0,4 m/s².