Номер 1, страница 174 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Авторы: Мякишев Г. Я., Синяков А. З.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый колесо обозрения, статор и ротор изображены
ISBN: 978-5-09-087885-2
Популярные ГДЗ в 10 классе
Параграф 2.5. Связь между ускорением и силой. Глава 2. Законы механики Ньютона. Динамика - номер 1, страница 174.
№1 (с. 174)
Условие. №1 (с. 174)
скриншот условия

? 1. Нить, на которой подвешен шарик, отклонили на некоторый угол и отпустили. Куда направлена равнодействующая сил, действующих на шарик, в момент, когда нить вертикальна?
Решение. №1 (с. 174)
1. Решение
В момент, когда нить вертикальна, шарик проходит нижнюю точку своей траектории. В этой точке на шарик действуют две силы:
- Сила тяжести $ \vec{F}_{т} = m\vec{g} $, направленная вертикально вниз.
- Сила натяжения нити $ \vec{T} $, направленная вертикально вверх вдоль нити к точке подвеса.
Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $ \vec{F}_{равн} $ равна произведению массы шарика $ m $ на его ускорение $ \vec{a} $:
$ \vec{F}_{равн} = m\vec{a} $
Это означает, что направление равнодействующей силы совпадает с направлением ускорения шарика.
Поскольку шарик движется по дуге окружности, его полное ускорение состоит из двух компонент: тангенциального (касательного) и нормального (центростремительного).
- В нижней точке траектории скорость шарика достигает своего максимального значения. В этот момент её величина перестает увеличиваться и начинает уменьшаться, поэтому тангенциальное ускорение, отвечающее за изменение величины скорости, равно нулю ($ a_t = 0 $).
- Несмотря на это, направление вектора скорости постоянно меняется. За это изменение отвечает центростремительное ускорение $ \vec{a}_ц $. Оно всегда направлено к центру окружности, по которой движется тело. В данном случае центр — это точка подвеса нити, поэтому $ \vec{a}_ц $ направлено вертикально вверх. Величина этого ускорения равна $ a_ц = \frac{v^2}{L} $, где $ v $ — скорость шарика в нижней точке, а $ L $ — длина нити.
Так как тангенциальное ускорение равно нулю, полное ускорение шарика в нижней точке равно центростремительному ускорению и, следовательно, направлено вертикально вверх.
Поскольку вектор равнодействующей силы сонаправлен вектору ускорения, $ \vec{F}_{равн} $ также направлена вертикально вверх.
Можно прийти к тому же выводу, рассмотрев баланс сил. Запишем второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось, направленную вверх:
$ F_{равн} = T - F_т = T - mg $
Эта равнодействующая сила и сообщает шарику центростремительное ускорение:
$ T - mg = ma_ц = m \frac{v^2}{L} $
Поскольку шарик был отпущен с некоторой высоты, в нижней точке он будет обладать скоростью ($ v > 0 $), полученной за счет превращения потенциальной энергии в кинетическую. Следовательно, правая часть уравнения $ m \frac{v^2}{L} $ положительна. Это означает, что $ T - mg > 0 $, или $ T > mg $.
Таким образом, сила натяжения нити в нижней точке больше силы тяжести. Равнодействующая этих двух сил будет направлена в сторону большей по модулю силы, то есть вертикально вверх.
Ответ: Равнодействующая сил, действующих на шарик, в момент, когда нить вертикальна, направлена вертикально вверх (к точке подвеса).
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 1 расположенного на странице 174 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №1 (с. 174), авторов: Мякишев (Генадий Яковлевич), Синяков (Арон Залманович), углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.