Номер 5, страница 104 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Вопросы. Параграф 16. Инертность. Масса. Второй закон Ньютона. Глава 3. Динамика. Механика - номер 5, страница 104.

Условие.

*5. Можно ли считать свободно падающим тело, движущееся вертикально вверх вблизи поверхности Земли, если сопротивление воздуха не учитывать?

Решение.

Решение

Свободным падением в физике называют движение тела, на которое действует только сила тяжести. Другие силы, в частности сопротивление воздуха, в идеальной модели свободного падения не учитываются.

Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела $ \vec{a} $ определяется равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и его массой $m$: $ \vec{a} = \frac{\vec{F}_{рез}}{m} $.

В случае тела, движущегося вертикально вверх вблизи поверхности Земли (при пренебрежении сопротивлением воздуха), единственной силой, действующей на него, является сила тяжести $ \vec{F}_{т} $. Эта сила всегда направлена вертикально вниз.

Таким образом, равнодействующая сила равна силе тяжести ($ \vec{F}_{рез} = \vec{F}_{т} $), а ускорение тела равно ускорению свободного падения: $ \vec{a} = \frac{\vec{F}_{т}}{m} = \vec{g} $.

Ускорение свободного падения $ \vec{g} $ всегда направлено вертикально вниз, независимо от того, движется тело вверх, вниз или находится в верхней точке траектории. Направление скорости не влияет на действующие силы (в данной модели) и, следовательно, на ускорение.

Следовательно, движение тела вертикально вверх при отсутствии сопротивления воздуха полностью соответствует определению свободного падения. Физический термин «свободное падение» описывает движение под действием исключительно гравитации, а не обязательно движение вниз.

Ответ: Да, можно. Свободным падением называется движение тела только под действием силы тяжести. Поскольку по условию сопротивление воздуха не учитывается, на тело, движущееся вертикально вверх, действует только сила тяжести, и его движение является свободным падением.