Номер 1, страница 189 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 40. Условие равновесия для вращательного движения. 6. Статика. Механика - номер 1, страница 189.

Условие.

1. Как должна быть направлена сила, чтобы тело начало вращаться относительно фиксированной оси? При каком направлении силы такое вращение не возникает?

Решение.

Для того чтобы тело начало вращаться относительно фиксированной оси, приложенная к нему сила должна создавать ненулевой момент силы (вращающий момент) относительно этой оси. Момент силы $M$ определяется по формуле $M = F \cdot d$, где $F$ — это модуль силы, а $d$ — плечо силы, то есть кратчайшее расстояние от оси вращения до линии, вдоль которой действует сила. Следовательно, чтобы возникло вращение, линия действия силы не должна пересекать ось вращения (в этом случае плечо $d$ будет больше нуля). Кроме того, сила не должна быть направлена параллельно оси вращения, так как в этом случае она будет стремиться сместить тело вдоль оси, а не вращать его.

Вращение не возникает, если создаваемый силой вращающий момент равен нулю. Это возможно в двух случаях:

1. Линия действия силы проходит через ось вращения. При этом плечо силы равно нулю ($d=0$), и, как следствие, момент силы также равен нулю ($M = F \cdot 0 = 0$).

2. Сила направлена параллельно оси вращения. Такая сила не имеет составляющей в плоскости вращения и не может вызвать вращательное движение.

Ответ: Чтобы тело начало вращаться, сила должна быть приложена так, чтобы ее линия действия не пересекала ось вращения и сама сила не была параллельна этой оси. Вращение не возникнет, если линия действия силы проходит через ось вращения или если сила параллельна оси вращения.