Номер 11, страница 78 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 9. Сила, ускорение, масса. Второй закон Ньютона - номер 11, страница 78.

Условие.

11. На тело действует одна сила, направленная вниз. Следует ли отсюда, что скорость тела направлена тоже вниз? Приведите примеры, подтверждающие ваш ответ.

Решение.

Нет, из того, что на тело действует одна сила, направленная вниз, не следует, что скорость тела также направлена вниз. Направление силы определяет направление ускорения тела, а не его скорости.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $\vec{F}$ связана с ускорением $\vec{a}$ и массой тела $\text{m}$ соотношением $\vec{F} = m\vec{a}$. Это означает, что вектор ускорения $\vec{a}$ всегда направлен в ту же сторону, что и вектор силы $\vec{F}$. Ускорение же, по определению, является скоростью изменения скорости, то есть оно показывает, как изменяется вектор скорости со временем, но не определяет его мгновенное направление. Вектор скорости может быть направлен под любым углом к вектору силы (и ускорения).

Примеры, подтверждающие ответ:

1. Тело, брошенное вертикально вверх. После того как тело покинуло руку, на него действует только сила тяжести, направленная вертикально вниз (если пренебречь сопротивлением воздуха). Однако в течение всего времени подъема его скорость направлена вертикально вверх, то есть в сторону, противоположную силе.

2. Тело, брошенное горизонтально. В начальный момент движения скорость тела направлена горизонтально. Единственная действующая на него сила — это сила тяжести, направленная вертикально вниз. Таким образом, в начальный момент вектор скорости перпендикулярен вектору силы.

3. Искусственный спутник на круговой орбите. На спутник действует сила притяжения Земли, направленная к центру планеты (вниз, к поверхности). При этом скорость спутника в любой точке орбиты направлена по касательной к ней, то есть перпендикулярно силе.

Таким образом, направление скорости и направление действующей силы могут не совпадать.

Ответ: Нет, не следует. Направление силы определяет направление ускорения, а не скорости. Примером может служить камень, подброшенный вверх: его скорость направлена вверх, в то время как единственная действующая на него сила (сила тяжести) направлена вниз.