Номер 5, страница 183 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 39. Условие равновесия для поступательного движения. 6. Статика. Механика - номер 5, страница 183.

Условие.

5. Сформулируйте условие статического равновесия тела для поступательного движения. Приведите примеры, когда тело или конструкция находится в состоянии статического равновесия.

Решение.

Условие статического равновесия тела для поступательного движения

Статическое равновесие — это состояние, в котором тело находится в покое относительно инерциальной системы отсчета. Для того чтобы тело не имело поступательного движения, необходимо, чтобы ускорение его центра масс было равно нулю. Согласно второму закону Ньютона, это возможно только в том случае, если равнодействующая всех внешних сил, приложенных к телу, равна нулю.

Таким образом, условие статического равновесия для поступательного движения формулируется так: векторная (геометрическая) сумма всех внешних сил, действующих на тело, должна быть равна нулю.

Математически это условие записывается в виде формулы:

$ \sum \vec{F} = \vec{F_1} + \vec{F_2} + ... + \vec{F_n} = 0 $

Это векторное уравнение равносильно системе из трех скалярных уравнений для проекций сил на оси декартовой системы координат:

$ \sum F_x = 0 $

$ \sum F_y = 0 $

$ \sum F_z = 0 $

Выполнение этого условия является необходимым для полного равновесия любого тела.

Примеры, когда тело или конструкция находится в состоянии статического равновесия

Множество объектов вокруг нас находятся в состоянии статического равновесия. Вот несколько примеров:

1. Книга, лежащая на столе. На нее действуют две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры со стороны стола, направленная вертикально вверх. Силы скомпенсированы, и книга покоится.

2. Люстра, подвешенная к потолку. Сила тяжести, тянущая люстру вниз, уравновешивается силой натяжения подвеса (цепи или провода), направленной вверх.

3. Здание. Любое сооружение спроектировано так, чтобы находиться в равновесии. Вес всей конструкции, мебели и людей внутри уравновешивается силой реакции со стороны фундамента и грунта.

4. Мост. Это инженерное сооружение находится в статическом равновесии. Его собственный вес, а также вес проезжающего транспорта, компенсируется силами упругости, возникающими в опорах моста.

5. Автомобиль на стоянке. Сила тяжести, действующая на автомобиль, уравновешена суммой сил нормальной реакции, действующих на каждое колесо со стороны дороги.

Ответ: Условие статического равновесия тела для поступательного движения: векторная сумма всех внешних сил, приложенных к телу, должна быть равна нулю ($ \sum \vec{F} = 0 $). Примеры тел и конструкций в состоянии статического равновесия: книга на столе, висящая на потолке люстра, любое здание, мост, припаркованный автомобиль.