Номер 5, страница 24 - гдз по физике 10 класс учебник Казахбаева, Кронгарт

5. Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Может ли тело двигаться по прямой? Находиться в покое?

Решение:

Этот вопрос напрямую связан с законами движения Ньютона. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $\vec{F}$, приложенная к телу, связана с его массой $m$ и ускорением $\vec{a}$ следующей формулой:

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

По условию задачи, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю, то есть $\vec{F} = 0$.

Подставим это условие в формулу второго закона Ньютона:

$m\vec{a} = 0$

Поскольку масса тела $m$ (в классической механике) является положительной и не равной нулю величиной, из этого уравнения следует, что ускорение тела $\vec{a}$ должно быть равно нулю:

$\vec{a} = 0$

Ускорение — это физическая величина, характеризующая быстроту изменения скорости тела. Если ускорение равно нулю, это означает, что вектор скорости тела $\vec{v}$ не изменяется с течением времени, то есть остаётся постоянным ($\vec{v} = \text{const}$). Это утверждение является сутью первого закона Ньютона, или закона инерции.

Состояние, при котором $\vec{v} = \text{const}$, охватывает два случая, которые и рассматриваются в вопросе.

Может ли тело двигаться по прямой?

Да, тело может двигаться по прямой. Если постоянная скорость тела не равна нулю ($\vec{v} \neq 0$), то это означает, что тело движется с постоянной по модулю и направлению скоростью. Такое движение называется равномерным прямолинейным. Это полностью соответствует условию, что равнодействующая сил равна нулю. Классический пример — движение космического корабля в межзвездном пространстве после выключения двигателей, вдали от значительных гравитационных полей.

Ответ: Да, тело может двигаться по прямой с постоянной скоростью.

Может ли тело находиться в покое?

Да, тело может находиться в покое. Состояние покоя является частным случаем движения с постоянной скоростью, а именно, когда эта скорость равна нулю ($\vec{v} = 0$). Если тело изначально находилось в покое, и сумма всех действующих на него сил равна нулю, то оно будет продолжать оставаться в состоянии покоя. Например, книга, лежащая на столе, находится в покое, потому что действующая на нее сила тяжести (направленная вниз) уравновешивается силой нормальной реакции стола (направленной вверх), и их равнодействующая равна нулю.

Ответ: Да, тело может находиться в покое.