Номер 1, страница 58, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Экспериментируйте

Между двумя динамометрами поместили третий. Потяните за два крайних. Каковы показания динамометров?

Дано:

Три динамометра, соединенные последовательно. К концам полученной системы приложены равные по модулю и противоположные по направлению силы.

Найти:

Показания динамометров.

Решение:

В данном эксперименте три динамометра соединены последовательно (один за другим), образуя единую механическую систему. Когда мы тянем за крайние динамометры в противоположные стороны с силой, модуль которой равен $\text{F}$, вся система находится в состоянии механического равновесия (покоится или движется равномерно и прямолинейно). Согласно первому закону Ньютона, это означает, что векторная сумма всех сил, действующих на любой элемент системы, равна нулю. Динамометр измеряет модуль силы упругости (силы натяжения), возникающей в его пружине.

Рассмотрим силы, действующие на каждый динамометр по отдельности, считая, что систему растягивают в горизонтальном направлении.

1. Крайний правый динамометр. На его правый конец действует внешняя сила $\text{F}$, направленная вправо. Чтобы этот динамометр находился в равновесии, на его левый конец со стороны среднего динамометра должна действовать сила натяжения $T_1$, равная по модулю $\text{F}$ и направленная влево. Показание динамометра как раз и равно модулю силы натяжения, поэтому он покажет значение $\text{F}$.

2. Средний динамометр. Согласно третьему закону Ньютона, если средний динамометр действует на правый с силой $T_1$, то и правый динамометр действует на средний с силой, равной по модулю и противоположной по направлению. То есть, на правый конец среднего динамометра действует сила $\text{F}$, направленная вправо. Для равновесия среднего динамометра на его левый конец (со стороны левого динамометра) должна действовать сила натяжения $T_2$, равная по модулю $\text{F}$ и направленная влево. Показание среднего динамометра, равное модулю растягивающей его силы, также составит $\text{F}$.

3. Крайний левый динамометр. По третьему закону Ньютона, на его правый конец действует сила $T_2$ со стороны среднего динамометра, равная $\text{F}$ и направленная вправо. На левый конец действует внешняя сила $\text{F}$, направленная влево. Динамометр находится в равновесии, а его показание равно модулю силы натяжения, то есть $\text{F}$.

Таким образом, сила натяжения одинакова во всех точках последовательно соединенной системы, находящейся в равновесии. Все динамометры растягиваются с одинаковой силой и, следовательно, покажут одинаковые значения.

Ответ: Все три динамометра покажут одинаковые значения. Если за концы системы тянуть с силой $\text{F}$, то каждый из динамометров покажет значение $\text{F}$.