Номер 9, страница 98 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 2. Динамика. Параграф 12. Движение под действием сил всемирного тяготения - номер 9, страница 98.

Условие.

9. Чему равно ускорение камня, брошенного вертикально вверх, в верхней точке траектории?

Решение.

Решение

Когда камень брошен вертикально вверх, после того как он покидает руку, на него действует только одна существенная сила — сила тяжести (при условии, что мы пренебрегаем сопротивлением воздуха). Сила тяжести постоянна по величине и всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли.

Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела $\vec{a}$ прямо пропорционально равнодействующей всех сил $\vec{F}$, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе $\text{m}$:

$\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$

Поскольку единственная действующая сила — это сила тяжести $\vec{F} = m\vec{g}$, то ускорение камня на протяжении всего полета (и при подъеме, и при спуске, и в верхней точке) постоянно и равно ускорению свободного падения:

$\vec{a} = \frac{m\vec{g}}{m} = \vec{g}$

В верхней точке траектории мгновенная скорость камня равна нулю ($v=0$), так как он перестает подниматься и начинает падать. Однако сила тяжести продолжает действовать на него, а значит, и ускорение не равно нулю. Ускорение — это мера изменения скорости, и в верхней точке оно как раз и обеспечивает изменение направления скорости с "вверх" на "вниз".

Таким образом, ускорение камня в верхней точке траектории такое же, как и в любой другой точке полета.

Ответ: Ускорение камня в верхней точке траектории равно ускорению свободного падения, $g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2$, и направлено вертикально вниз.