Номер 1, страница 77 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 9. Сила, ускорение, масса. Второй закон Ньютона - номер 1, страница 77.

Условие.

1. Расскажите, как движется тело под действием постоянной силы.

Решение.

Движение тела под действием постоянной силы описывается вторым законом Ньютона. Согласно этому закону, равнодействующая сила $ \vec{F} $, действующая на тело, равна произведению массы тела $ m $ на его ускорение $ \vec{a} $:

$$ \vec{F} = m\vec{a} $$

Из этой формулы следует, что ускорение тела прямо пропорционально приложенной силе: $ \vec{a} = \frac{\vec{F}}{m} $.

Поскольку в условии задачи сила $ \vec{F} $ является постоянной (то есть не изменяется ни по величине, ни по направлению), а масса тела $ m $ в классической механике также считается постоянной, то и ускорение $ \vec{a} $, которое тело приобретает под действием этой силы, будет постоянным ($ \vec{a} = \text{const} $).

Движение с постоянным ускорением называется равноускоренным движением. Характер этого движения, в частности его траектория, зависит от начальной скорости тела $ \vec{v}_0 $.

Рассмотрим два основных случая:

1. Начальная скорость равна нулю или ее вектор параллелен вектору силы.

Если тело начинает движение из состояния покоя ($ \vec{v}_0 = 0 $), или его начальная скорость направлена вдоль той же прямой, что и действующая сила (сонаправленно или противоположно), то тело будет двигаться прямолинейно.
• Если $ \vec{v}_0 $ сонаправлена с $ \vec{F} $, то тело движется прямолинейно равноускоренно, его скорость монотонно возрастает.
• Если $ \vec{v}_0 $ направлена противоположно $ \vec{F} $, то тело движется прямолинейно равнозамедленно, его скорость уменьшается до нуля, после чего тело начинает двигаться в обратную сторону (в направлении силы) равноускоренно.

2. Вектор начальной скорости направлен под углом к вектору силы.

Если начальная скорость тела не равна нулю и направлена под углом к вектору постоянной силы, то траектория движения тела будет параболой. Вектор скорости будет непрерывно изменяться как по модулю, так и по направлению. Такое движение можно представить как результат сложения двух независимых движений: равномерного движения в направлении, перпендикулярном силе, и равноускоренного движения в направлении действия силы. Типичным примером является движение камня, брошенного под углом к горизонту, в поле тяготения Земли (где сила тяжести считается постоянной).

Ответ: Тело под действием постоянной силы движется с постоянным ускорением, то есть равноускоренно. Траектория движения зависит от начальной скорости: если начальная скорость равна нулю или направлена вдоль линии действия силы, тело движется прямолинейно; если начальная скорость направлена под углом к силе, то тело движется по параболе.