Номер 5, страница 25 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 1. Кинематика. Параграф 2. Скорость - номер 5, страница 25.

Условие.

5. Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении? Опишите опыт, подтверждающий ваш ответ.

Решение.

Как направлена мгновенная скорость при криволинейном движении?

Мгновенная скорость ($ \vec{v} $) — это векторная величина, характеризующая движение тела в данный момент времени в данной точке траектории. При криволинейном движении вектор мгновенной скорости всегда направлен по касательной к траектории движения в той точке, где в данный момент находится тело. Направление вектора скорости совпадает с направлением движения тела в этот самый момент. Если бы в этот момент на тело перестали действовать все силы, оно продолжило бы движение прямолинейно и равномерно именно в этом направлении, согласно закону инерции.

Опишите опыт, подтверждающий ваш ответ.

Простым и наглядным опытом, подтверждающим это утверждение, является вращение предмета на нити.

Ход опыта:

1. К прочной нити привязывается небольшой груз (например, шарик или гайка).

2. Груз раскручивается так, чтобы он двигался по окружности. Движение по окружности — это частный случай криволинейного движения. Сила натяжения нити в данном случае является центростремительной силой, которая постоянно изменяет направление вектора скорости тела, заставляя его двигаться по кривой.

3. В произвольный момент времени нить отпускают или перерезают.

Наблюдение и вывод:

Как только нить будет отпущена, центростремительная сила перестанет действовать на груз. В результате груз перестанет двигаться по окружности и полетит по прямой линии. Эта прямая линия является касательной к окружности в той точке, где находился груз в момент прекращения действия силы. Это происходит потому, что по закону инерции тело стремится сохранить свою скорость (как по модулю, так и по направлению) неизменной. В момент отрыва тело продолжает двигаться в том направлении, в котором была направлена его мгновенная скорость, то есть по касательной к траектории.

Аналогичное явление можно наблюдать, глядя на искры, вылетающие из-под точильного камня: они разлетаются по прямым, являющимся касательными к вращающемуся диску.

Ответ: Мгновенная скорость при криволинейном движении направлена по касательной к траектории в данной точке. Это подтверждается опытом с вращением тела на нити: если нить отпустить, тело полетит по прямой, которая является касательной к траектории в точке, где тело находилось в момент отпускания.