Номер 6, страница 55, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава I. Кинематика. Параграф 5. Равномерное движение по окружности - номер 6, страница 55.

Условие.

°6. Начертите в тетради траекторию тела, равномерно движущегося по окружности, укажите направление движения и выберите на траектории произвольно две точки.

а) Укажите направления скорости и ускорения тела в этих точках.

б) Повторите задание, изменив направление вращения тела на противоположное. Сделайте вывод и запишите его.

Решение 2.

а) Укажите направления скорости и ускорения тела в этих точках.

Решение:

Начертим траекторию тела – окружность с центром в точке О. Выберем на окружности две произвольные точки, назовем их А и В. Зададим направление движения против часовой стрелки.

Вектор мгновенной скорости $ \vec{v} $ при движении по окружности всегда направлен по касательной к траектории в данной точке в сторону движения. Таким образом, в точке А вектор скорости $ \vec{v}_A $ направлен по касательной к окружности в направлении против часовой стрелки. Аналогично, в точке В вектор скорости $ \vec{v}_B $ направлен по касательной в том же направлении.

При равномерном движении по окружности тело испытывает центростремительное (или нормальное) ускорение, вектор которого $ \vec{a} $ всегда направлен к центру окружности и перпендикулярен вектору мгновенной скорости. Следовательно, в точке А вектор ускорения $ \vec{a}_A $ направлен по радиусу к центру О. В точке В вектор ускорения $ \vec{a}_B $ также направлен к центру О.

Ответ: В каждой из выбранных точек вектор скорости направлен по касательной к окружности в сторону движения, а вектор ускорения — по радиусу к центру окружности.

б) Повторите задание, изменив направление вращения тела на противоположное. Сделайте вывод и запишите его.

Решение:

Теперь рассмотрим движение тела по той же окружности с центром в точке О, но в противоположном направлении — по часовой стрелке. Используем те же точки А и В.

Направление вектора скорости $ \vec{v} $ изменится, так как оно совпадает с новым направлением движения. В точке А вектор скорости $ \vec{v}_A $ будет направлен по касательной по часовой стрелке. В точке В вектор скорости $ \vec{v}_B $ также будет направлен по касательной по часовой стрелке.

Направление вектора центростремительного ускорения $ \vec{a} $ не зависит от направления вращения. Он, как и в предыдущем случае, будет направлен к центру окружности О. Таким образом, и в точке А, и в точке В векторы ускорения $ \vec{a}_A $ и $ \vec{a}_B $ направлены к центру О.

Вывод: При изменении направления движения тела по окружности на противоположное, направление вектора мгновенной скорости в каждой точке траектории также меняется на противоположное (он остается касательным к траектории, но указывает в другую сторону). Направление же вектора центростремительного ускорения не изменяется и всегда остается направленным к центру окружности.

Ответ: При движении по часовой стрелке вектор скорости в каждой точке направлен по касательной в сторону движения, а вектор ускорения, как и в предыдущем случае, направлен к центру окружности. Вывод: направление вектора скорости зависит от направления вращения тела, а направление вектора центростремительного ускорения от направления вращения не зависит.