Номер 2, страница 284 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Параграф 4.4. Вращающиеся системы отсчёта. Центробежная сила инерции. Глава 4. Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Динамика - номер 2, страница 284.

Условие.

2. Выполняется ли третий закон Ньютона для центростремительной и центробежной сил?

Решение.

Решение

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться в природе центростремительной и центробежной сил и вспомнить формулировку третьего закона Ньютона.

Третий закон Ньютона утверждает, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению ($ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $). Важно, что эти силы (действие и противодействие) всегда приложены к разным телам и имеют одинаковую физическую природу.

Центростремительная сила ($F_{цс}$) — это реальная сила, возникающая в результате взаимодействия тел. Именно она заставляет тело двигаться по окружности, и она всегда направлена к центру этой окружности. Примерами могут служить сила натяжения нити, удерживающая вращающийся шарик, или сила всемирного тяготения, удерживающая планету на орбите. Как и для любой реальной силы, для центростремительной силы существует противодействие. Например, если нить тянет шарик к центру, то шарик, в свою очередь, тянет нить от центра. Эта сила, действующая на нить, и есть противодействие центростремительной силе.

Центробежная сила ($F_{цб}$) — это не реальная сила взаимодействия, а так называемая сила инерции (или фиктивная сила). Она появляется только при рассмотрении движения в неинерциальных (вращающихся) системах отсчета. Она вводится для того, чтобы формально можно было применять законы Ньютона в таких системах. Центробежная сила всегда направлена от центра вращения, и она не является результатом действия какого-либо другого тела.

Следовательно, центростремительная и центробежная силы не могут быть парой «действие-противодействие» по нескольким причинам. Во-первых, у них разная физическая природа: одна является силой реального взаимодействия, а другая — фиктивной силой инерции. Во-вторых, в неинерциальной системе отсчета, где рассматривают центробежную силу, обе силы (и центростремительная, и центробежная) считаются приложенными к одному и тому же вращающемуся телу. Это прямо противоречит третьему закону Ньютона, который гласит, что действие и противодействие приложены к разным телам.

Ответ: Нет, третий закон Ньютона для центростремительной и центробежной сил не выполняется. Эти силы не являются парой «действие-противодействие», так как центростремительная сила — это реальная сила взаимодействия, а центробежная — фиктивная сила инерции. Кроме того, они не удовлетворяют ключевому условию третьего закона Ньютона, поскольку в неинерциальных системах отсчета обе силы приложены к одному и тому же телу.