Номер 9, 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 9, страница 83.

Условие.

9. Автомобиль трогается с места. Какая сила сообщает автомобилю ускорение? Какая сила связана с этой силой третьим законом Ньютона? Заметно ли действие этой второй силы?

Решение.

Какая сила сообщает автомобилю ускорение?

Когда автомобиль трогается с места, его двигатель заставляет вращаться ведущие колеса. При вращении колеса отталкиваются от поверхности дороги, действуя на нее с силой, направленной назад. Согласно третьему закону Ньютона, дорога в ответ действует на колеса с силой, равной по модулю и противоположной по направлению. Эта сила, направленная вперед, и является той внешней силой, которая разгоняет автомобиль. По своей природе это сила трения покоя (в случае, если колеса не проскальзывают).

Ответ: Ускорение автомобилю сообщает сила трения покоя, действующая на ведущие колеса со стороны дороги.

Какая сила связана с этой силой третьим законом Ньютона?

Третий закон Ньютона утверждает, что силы взаимодействия между двумя телами всегда равны по величине и противоположны по направлению. Сила, которая сообщает ускорение автомобилю, — это сила действия дороги на колеса автомобиля ($\vec{F}_{дорога \rightarrow авто}$). Сила, связанная с ней третьим законом Ньютона, — это сила, с которой колеса автомобиля действуют на дорогу ($\vec{F}_{авто \rightarrow дорога}$). Эти силы образуют пару "действие-противодействие": $\vec{F}_{дорога \rightarrow авто} = -\vec{F}_{авто \rightarrow дорога}$. Эта вторая сила приложена к дороге и направлена в сторону, противоположную движению автомобиля.

Ответ: Сила, с которой ведущие колеса автомобиля действуют на дорогу, отталкивая ее назад.

Заметно ли действие этой второй силы?

Действие второй силы (с которой колеса толкают дорогу) приложено ко всей планете Земля. Хотя по модулю эта сила равна той, что разгоняет автомобиль, масса Земли ($M_{Земли} \approx 6 \cdot 10^{24}$ кг) неизмеримо больше массы автомобиля. Согласно второму закону Ньютона ($a = F/m$), ускорение, которое эта сила сообщает Земле, будет абсолютно ничтожным и незаметным. Например, если автомобиль массой 1500 кг разгоняется с ускорением 2 м/с², то сила трения составляет 3000 Н. Эта же сила, действуя на Землю, сообщит ей ускорение всего лишь $a_{Земли} = 3000 \text{ Н} / (6 \cdot 10^{24} \text{ кг}) = 5 \cdot 10^{-22}$ м/с². Такое ускорение невозможно измерить или почувствовать.

Ответ: Нет, действие этой второй силы незаметно, так как она приложена ко всей планете Земля, масса которой огромна, и поэтому вызываемое этой силой ускорение Земли пренебрежимо мало.