Номер 11, страница 83 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 10. Взаимодействие двух тел. Третий закон Ньютона - номер 11, страница 83.

Условие.

11. Поясните, какие из действующих на вас сейчас сил компенсируют друг друга. На какие тела действуете сейчас вы? Укажите, какие силы связаны третьим законом Ньютона.

Решение.

Для ответа на этот вопрос рассмотрим типичную ситуацию: человек сидит на стуле или стоит на полу в состоянии покоя.

Поясните, какие из действующих на вас сейчас сил компенсируют друг друга.

Когда вы находитесь в состоянии покоя (например, сидите или стоите), ваше ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно второму закону Ньютона, это означает, что векторная сумма всех сил, приложенных к вашему телу, равна нулю: $\sum \vec{F} = m\vec{a} = 0$. Силы, действующие на вас, уравновешивают или компенсируют друг друга.

В этом случае на вас действуют две основные силы. Во-первых, это сила тяжести ($\vec{F_т}$), с которой Земля притягивает вас. Она направлена вертикально вниз. Во-вторых, это сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$), с которой стул или пол действует на вас, не давая вам провалиться. Она направлена вертикально вверх.

Так как ваше тело не движется с ускорением, эти две силы равны по величине ($F_т = N$) и противоположны по направлению. Они приложены к одному и тому же телу (к вам), и поэтому их действие взаимно компенсируется.

Ответ: Сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры (стула или пола), направленная вертикально вверх. Эти силы компенсируют друг друга, так как они равны по модулю, противоположны по направлению и приложены к одному телу, находящемуся в покое.

На какие тела действуете сейчас вы?

В соответствии с третьим законом Ньютона, действие тел друг на друга носит характер взаимодействия. Если другие тела действуют на вас, то и вы действуете на них. Вы действуете на два основных тела. Во-первых, вы действуете на опору (стул или пол) с силой, называемой весом ($\vec{P}$). Эта сила направлена вертикально вниз. Во-вторых, вы притягиваете к себе Землю с гравитационной силой ($\vec{F'_{т}}$), которая равна по модулю силе тяжести, действующей на вас, но направлена к вашему центру масс.

Ответ: Вы действуете на опору, на которой находитесь (стул, пол), и на планету Земля.

Укажите, какие силы связаны третьим законом Ньютона.

Третьим законом Ньютона связаны пары сил, которые возникают при взаимодействии двух тел. Важнейшие их свойства: они имеют одинаковую природу, равны по модулю, направлены в противоположные стороны и, что ключевое, приложены к разным взаимодействующим телам.

В рассматриваемой ситуации такими парами являются:
1. Пара сил гравитационного взаимодействия: сила тяжести ($\vec{F_т}$), с которой Земля действует на вас, и гравитационная сила ($\vec{F'_{т}}$), с которой вы действуете на Землю. Для них выполняется соотношение $\vec{F_т} = -\vec{F'_{т}}$.
2. Пара сил электромагнитного взаимодействия (силы упругости): сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$), с которой стул действует на вас, и ваш вес ($\vec{P}$), то есть сила, с которой вы давите на стул. Для них выполняется соотношение $\vec{N} = -\vec{P}$.

Следует помнить, что компенсирующие друг друга сила тяжести ($\vec{F_т}$) и сила реакции опоры ($\vec{N}$) не являются парой по третьему закону Ньютона, так как они приложены к одному телу (к вам).

Ответ: Парами сил, связанными третьим законом Ньютона, являются: 1) сила тяжести, действующая на вас со стороны Земли, и сила притяжения, действующая на Землю с вашей стороны; 2) сила нормальной реакции опоры, действующая на вас со стороны стула, и ваш вес – сила, с которой вы действуете на стул.