Номер 3, страница 74 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 14. Второй закон Ньютона. Принцип суперпозиции сил. Задания и упражнения - номер 3, страница 74.

Условие.

3. Груз массой 0,2 кг движется по окружности с постоянной по модулю скоростью.

а) С каким по модулю ускорением будет двигаться груз под действием постоянной силы, модуль которой равен 3 Н?

б) Как направлен вектор скорости груза в каждой точке его траектории движения?

в) Как направлен вектор ускорения груза в каждой точке траектории?

Решение.

а) С каким по модулю ускорением будет двигаться груз под действием постоянной силы, модуль которой равен 3 Н?

Дано

$m = 0,2$ кг
$F = 3$ Н

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

$\text{a}$ - ?

Решение

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на сообщаемое этой силой ускорение.

$F = m \cdot a$

Из этой формулы выразим модуль ускорения:

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

Подставим числовые значения из условия задачи:

$a = \frac{3 \text{ Н}}{0,2 \text{ кг}} = 15 \text{ м/с}^2$

Ответ: $15 \text{ м/с}^2$.

б) Как направлен вектор скорости груза в каждой точке его траектории движения?

При движении тела по криволинейной траектории, в том числе по окружности, вектор его мгновенной скорости в любой точке всегда направлен по касательной к траектории в этой точке в сторону движения.

Ответ: Вектор скорости направлен по касательной к окружности в каждой точке траектории.

в) Как направлен вектор ускорения груза в каждой точке траектории?

Поскольку груз движется с постоянной по модулю скоростью, его тангенциальное ускорение (изменяющее модуль скорости) равно нулю. На груз действует только центростремительное (нормальное) ускорение, которое отвечает за изменение направления вектора скорости. Вектор центростремительного ускорения при движении по окружности всегда направлен к центру этой окружности. Также, согласно второму закону Ньютона ($\vec{F}=m\vec{a}$), вектор ускорения сонаправлен вектору силы, а сила, вызывающая движение по окружности, направлена к ее центру.

Ответ: Вектор ускорения направлен к центру окружности в каждой точке траектории.