Вариант 2, страница 22 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Самостоятельная работа № 3. Третий закон Ньютона. Динамика. Механика - страница 22.

Условие.

Вариант 2

1. Постоянный магнит массой $ ext{m}$ поднесли к массивной стальной плите массой $ ext{M}$. Сравните силы взаимодействия магнита с плитой и плиты с магнитом.

2. Может ли яхтсмен привести в движение яхту, производя давление на мачту? Ответ поясните.

Решение.

1. Постоянный магнит массой m поднесли к массивной стальной плите массой M. Сравните силы взаимодействия магнита с плитой и плиты с магнитом.

Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю и противоположны по направлению. В данном случае магнит и стальная плита взаимодействуют друг с другом. Сила, с которой магнит действует на плиту ($\vec{F}_{мп}$), и сила, с которой плита действует на магнит ($\vec{F}_{пм}$), связаны соотношением:

$\vec{F}_{мп} = -\vec{F}_{пм}$

Это означает, что модули (величины) этих сил абсолютно одинаковы: $|\vec{F}_{мп}| = |\vec{F}_{пм}|$. Массы взаимодействующих тел ($\text{m}$ и $\text{M}$) не влияют на равенство сил взаимодействия, они определяют лишь ускорения, которые получат тела под действием этих сил. Так как масса плиты $\text{M}$ значительно больше массы магнита $\text{m}$, ускорение магнита будет во столько же раз больше ускорения плиты.

Ответ: Силы взаимодействия магнита с плитой и плиты с магнитом равны по величине и противоположны по направлению.

2. Может ли яхтсмен привести в движение яхту, производя давление на мачту? Ответ поясните.

Нет, яхтсмен не может привести в движение яхту таким способом. Рассмотрим систему, состоящую из яхтсмена и яхты. Сила, с которой яхтсмен давит на мачту, является внутренней силой для этой системы. По третьему закону Ньютона, мачта одновременно давит на яхтсмена с точно такой же по величине, но противоположной по направлению силой.

Поскольку обе эти силы приложены к объектам внутри одной и той же системы, их векторная сумма равна нулю, и они не могут изменить положение центра масс всей системы «яхтсмен-яхта». Для того чтобы привести систему в движение, необходима внешняя сила, то есть сила, действующая со стороны тел, не входящих в эту систему (например, сила ветра, действующая на парус, или сила сопротивления воды, если отталкиваться от нее веслом). Это аналогично попытке поднять самого себя, потянув за собственные волосы.

Ответ: Нет, не может. Сила давления яхтсмена на мачту и ответная сила реакции со стороны мачты являются внутренними силами для системы «яхтсмен-яхта». Внутренние силы не могут изменить скорость движения системы как целого.