Вариант 1, страница 20 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Механика. Динамика. Самостоятельная работа № 1. Первый закон Ньютона - страница 20.

Условие.

Самостоятельная работа № 1

Первый закон Ньютона

Вариант 1

1. Парашютист массой $80 \text{ кг}$ после прыжка с большой высоты через некоторое время начинает двигаться равномерно. Определите силу сопротивления воздуха.

2. На соревнованиях по конному спорту лошадь резко остановилась перед препятствием. Что произойдёт с всадником и почему?

Решение.

1. Дано:

$m = 80 \text{ кг}$ (масса парашютиста)
$v = \text{const}$ (движение равномерное)
$g \approx 10 \text{ м/с}^2$ (ускорение свободного падения)

Найти:

$F_{сопр} - ?$

Решение:

Поскольку парашютист движется равномерно, его скорость постоянна, а ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно первому закону Ньютона, если ускорение тела равно нулю, то векторная сумма всех действующих на него сил также равна нулю (силы скомпенсированы).

На парашютиста в вертикальном направлении действуют две силы:

1. Сила тяжести $F_{тяж}$, направленная вниз.

2. Сила сопротивления воздуха $F_{сопр}$, направленная вверх.

Условие равновесия сил в данном случае означает, что сила сопротивления воздуха по модулю равна силе тяжести:

$F_{сопр} = F_{тяж}$

Сила тяжести вычисляется по формуле:

$F_{тяж} = m \cdot g$

Подставим числовые значения и рассчитаем силу:

$F_{сопр} = 80 \text{ кг} \cdot 10 \text{ м/с}^2 = 800 \text{ Н}$

Ответ: сила сопротивления воздуха равна 800 Н.

2. Всадник продолжит свое движение вперед и перелетит через голову лошади.

Это явление объясняется первым законом Ньютона, который также называют законом инерции. Инерция — это свойство тела сохранять свою скорость (как по величине, так и по направлению), когда на него не действуют другие тела (или действие других тел скомпенсировано).

До момента остановки и лошадь, и всадник двигались вместе как единая система с некоторой скоростью. Когда лошадь резко остановилась, на нее подействовала внешняя тормозящая сила. На всадника же эта сила напрямую не подействовала. В силу инерции тело всадника стремится сохранить прежнюю скорость и направление движения. В результате всадник продолжает двигаться вперед, в то время как лошадь под ним уже остановилась, что и приводит к его падению.

Ответ: всадник, подчиняясь закону инерции, продолжит движение вперед с прежней скоростью и упадет с лошади.