Групповое задание, страница 84 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 10. Взаимодействие двух тел. Третий закон Ньютона - страница 84.

Условие.

Групповое задание

Разделитесь в классе на четыре группы. Представитель первой группы описывает движение некоторого тела. Представитель второй группы определяет, движется ли это тело с ускорением, и если да, то как оно направлено. Представитель третьей группы определяет, со стороны каких других тел приложены силы, вызывающие ускорение данного тела. Представитель четвёртой группы определяет, можно ли заметить ускорения тел, взаимодействующих с данным. Затем группы 3 раза меняются ролями по кругу. Каждый представитель может брать слово только один раз.

Решение.

Поскольку на изображении представлено не условие задачи с численными данными, а описание группового задания, его решением будет демонстрация выполнения этого задания на конкретном примере.

Решение

Рассмотрим следующий сценарий: представитель первой группы описывает движение яблока, которое отрывается от ветки и падает на землю.

Представитель первой группы

Представитель первой группы описывает наблюдаемое явление: «Яблоко, висящее на ветке, в какой-то момент отрывается и падает вертикально вниз. В самом начале падения его скорость равна нулю, но по мере приближения к земле она постоянно растет».

Ответ: Описано прямолинейное движение тела (яблока) с увеличивающейся скоростью, начинающееся из состояния покоя.

Представитель второй группы

Представитель второй группы анализирует описание: «Так как скорость тела (яблока) со временем изменяется, а именно увеличивается, то тело движется с ускорением. Движение происходит по прямой вниз, скорость направлена вниз и ее модуль увеличивается. Следовательно, вектор ускорения сонаправлен вектору скорости, то есть также направлен вертикально вниз, к земле. Это ускорение свободного падения, обозначаемое $\text{g}$».

Ответ: Тело движется с ускорением, направленным вертикально вниз.

Представитель третьей группы

Представитель третьей группы определяет причины ускорения, опираясь на законы Ньютона: «Ускорение всегда вызывается действием силы или равнодействующей нескольких сил. На падающее яблоко действуют:
1. Сила притяжения со стороны Земли (сила тяжести, $\vec{F}_{тяж}$), направленная вертикально вниз.
2. Сила сопротивления воздуха ($\vec{F}_{сопр}$), направленная вертикально вверх, то есть в сторону, противоположную движению.
Поскольку яблоко имеет ускорение, направленное вниз, это означает, что равнодействующая этих двух сил также направлена вниз. Это возможно только в том случае, если сила тяжести по модулю больше силы сопротивления воздуха: $|\vec{F}_{тяж}| > |\vec{F}_{сопр}|$. Таким образом, ускорение вызвано действием со стороны Земли и воздуха».

Ответ: Ускорение тела вызвано силами, действующими со стороны Земли (сила тяжести) и воздуха (сила сопротивления).

Представитель четвёртой группы

Представитель четвёртой группы применяет третий закон Ньютона: «Тело (яблоко) взаимодействует с Землей и с воздухом. По третьему закону Ньютона, на каждое действие есть равное по модулю и противоположное по направлению противодействие.
1. Взаимодействие с Землей. Яблоко притягивает Землю с такой же силой, с какой Земля притягивает яблоко. Эта сила должна сообщать Земле ускорение, направленное к яблоку. Однако масса Земли ($M_З \approx 6 \cdot 10^{24}$ кг) несоизмеримо больше массы яблока ($m_я \approx 0,2$ кг). Так как ускорение обратно пропорционально массе ($a = F/m$), ускорение Земли $a_З = F/M_З$ будет ничтожно малым, и заметить его невозможно.
2. Взаимодействие с воздухом. Яблоко при падении расталкивает частицы воздуха, действуя на них с силой и сообщая им ускорение. Это ускорение частиц воздуха можно заметить в виде воздушных потоков (вихрей) вокруг падающего тела».

Ответ: Заметить ускорение Земли, взаимодействующей с яблоком, невозможно. Заметить ускорение частиц воздуха, с которыми взаимодействует яблоко, можно.