Номер 5, страница 67, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава II. Динамика. Параграф 6. Три закона Ньютона - номер 5, страница 67.

Условие.

°5. Может ли скорость тела в данный момент быть направлена:

а) противоположно равнодействующей приложенных к телу сил;

б) перпендикулярно этой равнодействующей?

Приведите примеры, подтверждающие ваши ответы.

Решение 2.

а) противоположно равнодействующей приложенных к телу сил;

Да, может. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $\vec{F}$ определяет ускорение тела $\vec{a}$ ($ \vec{F} = m \cdot \vec{a} $), а не его мгновенную скорость $\vec{v}$. Вектор ускорения $\vec{a}$ всегда сонаправлен с вектором равнодействующей силы $\vec{F}$. Однако вектор скорости $\vec{v}$ может быть направлен иначе.

Если скорость тела направлена противоположно равнодействующей силе, это означает, что и ускорение направлено против скорости. Такое движение является равнозамедленным, то есть модуль скорости тела уменьшается.

Пример: Тело (например, мяч), брошенное вертикально вверх. После того как мяч покинул руку, основной силой, действующей на него, является сила тяжести, направленная вертикально вниз (пренебрегая сопротивлением воздуха). Эта сила и будет равнодействующей. Пока мяч движется вверх, его скорость направлена вертикально вверх. Таким образом, в любой момент времени при движении вверх вектор скорости противоположен вектору равнодействующей силы.

Ответ: Да, может.

б) перпендикулярно этой равнодействующей?

Да, может. Если равнодействующая сила перпендикулярна скорости тела, то и ускорение перпендикулярно скорости. Такое ускорение называется нормальным или центростремительным. Оно не изменяет величину (модуль) скорости, но постоянно изменяет ее направление. В результате тело движется по криволинейной траектории.

Пример: Движение искусственного спутника по круговой орбите вокруг Земли. Равнодействующей силой является сила всемирного тяготения, которая в каждый момент времени направлена к центру Земли (центру орбиты). Скорость спутника направлена по касательной к окружности траектории. Так как касательная к окружности всегда перпендикулярна радиусу, проведенному в точку касания, то вектор скорости спутника всегда перпендикулярен вектору силы. Это и заставляет спутник двигаться по окружности с постоянной по модулю скоростью.

Ответ: Да, может.