Номер 8, 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 8, страница 83.

Условие.

8. Расскажите, когда две силы могут компенсировать друг друга. Обязательно ли эти силы должны иметь одинаковую физическую природу? Приведите примеры, иллюстрирующие ваш ответ.

Решение.

Когда две силы могут компенсировать друг друга
Две силы могут компенсировать (уравновешивать) друг друга, если их совместное действие на тело эквивалентно отсутствию действия, то есть их векторная сумма (равнодействующая) равна нулю. В этом случае, согласно первому закону Ньютона, тело будет либо находиться в состоянии покоя, либо двигаться прямолинейно и равномерно.
Для того чтобы две силы $ \vec{F}_1 $ и $ \vec{F}_2 $ скомпенсировали друг друга, должны одновременно выполняться следующие условия:
1. Силы должны быть равны по модулю: $ |\vec{F}_1| = |\vec{F}_2| $.
2. Силы должны быть направлены в противоположные стороны.
3. Силы должны действовать вдоль одной прямой (быть коллинеарными).
4. Силы должны быть приложены к одному и тому же телу.
Математически это условие выражается формулой: $ \vec{F}_1 + \vec{F}_2 = \vec{0} $, или $ \vec{F}_1 = -\vec{F}_2 $.
Ответ: Две силы компенсируют друг друга, если они равны по модулю, противоположны по направлению, действуют вдоль одной прямой и приложены к одному телу.

Обязательно ли эти силы должны иметь одинаковую физическую природу?
Нет, не обязательно. Условия, при которых силы компенсируют друг друга, являются чисто геометрическими (векторными) и не зависят от физической природы этих сил. Силы могут иметь совершенно разное происхождение (гравитационное, электромагнитное, ядерное) и при этом уравновешивать друг друга.
Ответ: Нет, силы, компенсирующие друг друга, не обязательно должны иметь одинаковую физическую природу.

Приведите примеры, иллюстрирующие ваш ответ
Пример сил разной природы:
Книга, лежащая неподвижно на столе. На нее действует сила тяжести $ \vec{F}_{тяж} $, направленная вниз (гравитационная природа), и сила нормальной реакции опоры $ \vec{N} $, направленная вверх (электромагнитная природа, так как обусловлена упругой деформацией стола). Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, их сумма равна нулю, поэтому книга находится в покое.
Пример сил разной природы:
Магнит висит на вертикальной металлической двери холодильника, не соскальзывая. В вертикальном направлении на него действует сила тяжести (гравитационная), направленная вниз, и сила трения покоя (электромагнитная), направленная вверх. Эти две силы компенсируют друг друга.
Пример сил одинаковой природы:
Две команды в соревновании по перетягиванию каната тянут его в противоположные стороны с одинаковыми по модулю силами. Обе силы являются силами натяжения (силами упругости), они имеют одинаковую электромагнитную природу. Если силы равны, канат остается неподвижным.
Ответ: Примеры: 1) Книга на столе уравновешена силой тяжести (гравитационной) и силой реакции опоры (электромагнитной). 2) Магнит на холодильнике удерживается от соскальзывания силой трения (электромагнитной), которая компенсирует силу тяжести (гравитационную).