Номер 2, страница 84 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 24. Третий закон Ньютона. Глава 2. Законы механики Ньютона - номер 2, страница 84.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Этот вопрос является классическим парадоксом, который разрешается при внимательном применении законов Ньютона. Ошибка в рассуждении заключается в том, что силы, о которых идет речь, приложены к разным телам, и поэтому их нельзя просто складывать или считать, что они уравновешивают друг друга и препятствуют движению.

Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой лошадь тянет телегу ($F_{л \to т}$), действительно равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой телега действует на лошадь ($F_{т \to л}$).

$| \vec{F}_{л \to т} | = | \vec{F}_{т \to л} |$

Однако, чтобы определить, будет ли тело двигаться, нужно рассмотреть все силы, действующие на это конкретное тело.

1. Силы, действующие на телегу:

• Сила тяги со стороны лошади ($F_{л \to т}$), направленная вперед.
• Сила трения качения (сопротивления движению), действующая на телегу со стороны земли и осей ($F_{тр,т}$), направленная назад.

Телега начнет двигаться с ускорением, если сила тяги будет больше силы трения, действующей на телегу: $F_{л \to т} > F_{тр,т}$.

2. Силы, действующие на лошадь:

• Сила, с которой телега тянет лошадь назад ($F_{т \to л}$).
• Ключевая сила: сила отталкивания от земли ($F_{з \to л}$). Лошадь упирается копытами в землю и толкает ее назад. По третьему закону Ньютона, земля толкает лошадь вперед с такой же по модулю силой. Именно эта сила и является движущей.

Лошадь вместе с телегой движется вперед, потому что сила, с которой земля толкает лошадь вперед ($F_{з \to л}$), оказывается больше, чем сила, с которой телега тянет лошадь назад ($F_{т \to л}$). А поскольку $F_{т \to л} = F_{л \to т}$, то для движения всей системы необходимо, чтобы сила отталкивания лошади от земли была больше силы трения, действующей на телегу.

Таким образом, движение происходит не потому, что одна из сил пары "лошадь-телега" больше другой (они равны), а потому, что внешняя сила (сила трения покоя между копытами и землей, толкающая лошадь вперед) преодолевает все силы сопротивления (силу трения телеги и силу, с которой телега тянет лошадь назад).

Ответ: Силы, упомянутые в вопросе (лошадь тянет телегу, телега тянет лошадь), приложены к разным телам и не могут уравновесить друг друга. Движение всей системы "лошадь-телега" происходит благодаря взаимодействию лошади с третьим телом — землей. Лошадь отталкивается от земли с силой, которая больше, чем сила сопротивления движению телеги. Именно эта внешняя сила со стороны земли и приводит систему в движение.