Номер 10, страница 70 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 8. Силы в механике. Сила упругости - номер 10, страница 70.

Условие.

10. Приведите пример, когда скорость тела не изменяется, хотя на это тело действуют силы.

Решение.

Скорость тела не изменяется в том случае, если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Равнодействующая сила — это векторная сумма всех сил, действующих на тело. Согласно второму закону Ньютона, она связана с ускорением тела $ \vec{a} $ и его массой $ m $ соотношением:

$ \vec{F}_{равн} = m\vec{a} $

Если скорость тела не изменяется ($ \vec{v} = const $), это означает, что его ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Из формулы следует, что и равнодействующая сила также должна быть равна нулю:

$ \vec{F}_{равн} = \sum \vec{F}_i = 0 $

Это означает, что действие всех сил на тело скомпенсировано. Ниже приведены примеры таких ситуаций.

Пример 1: Тело в состоянии покоя
Книга, лежащая на столе, находится в покое, её скорость равна нулю и не меняется. При этом на неё действуют две силы:

• Сила тяжести ($ \vec{F}_т $), направленная вертикально вниз.
• Сила нормальной реакции опоры ($ \vec{N} $), действующая со стороны стола и направленная вертикально вверх.

Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому их векторная сумма равна нулю: $ \vec{F}_т + \vec{N} = 0 $.

Пример 2: Тело в состоянии равномерного прямолинейного движения
Автомобиль, движущийся по прямой с постоянной скоростью. В горизонтальном направлении на него действуют:

• Сила тяги двигателя ($ \vec{F}_{тяги} $), направленная вперёд.
• Суммарная сила сопротивления (трения качения и сопротивления воздуха) ($ \vec{F}_{сопр} $), направленная назад.

Поскольку автомобиль движется с постоянной скоростью, его ускорение равно нулю. Это означает, что сила тяги полностью компенсирует силу сопротивления: $ \vec{F}_{тяги} + \vec{F}_{сопр} = 0 $. В вертикальном направлении сила тяжести и сила реакции опоры также уравновешивают друг друга.

Ответ: Скорость тела не изменяется, когда на него действуют силы, если эти силы скомпенсированы, то есть их векторная сумма (равнодействующая) равна нулю. Примером может служить книга, лежащая на столе (скорость равна нулю и постоянна), или парашютист, спускающийся с постоянной скоростью (скорость не равна нулю, но постоянна).