Номер 115, страница 22 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

7. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Масса тел. Сила. Равнодействующая нескольких сил. Глава II. Основы динамики. Механика - номер 115, страница 22.

Условие.

115. Может ли автомобиль двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем?

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

Нет, автомобиль не может двигаться равномерно по горизонтальному шоссе с выключенным двигателем.

Рассмотрим эту ситуацию с точки зрения законов динамики. Равномерное движение — это движение с постоянной по модулю и направлению скоростью ($v = \text{const}$). Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), для того чтобы тело двигалось равномерно и прямолинейно, необходимо, чтобы векторная сумма всех действующих на него сил была равна нулю: $\sum \vec{F} = 0$.

На автомобиль, движущийся по горизонтальному шоссе, действуют силы в вертикальном и горизонтальном направлениях. В вертикальном направлении это сила тяжести (вниз) и сила реакции опоры (вверх), которые уравновешивают друг друга. В горизонтальном направлении действуют сила тяги двигателя (вперед) и силы сопротивления движению (назад). Силы сопротивления включают в себя силу трения качения колес о дорогу и силу сопротивления воздуха.

Условием равномерного движения по горизонтали является равенство силы тяги и суммарной силы сопротивления по модулю: $F_{тяги} = F_{сопр}$. В этом случае равнодействующая горизонтальных сил равна нулю, и автомобиль, согласно первому закону Ньютона, движется с постоянной скоростью.

Если двигатель выключен, сила тяги становится равной нулю ($F_{тяги} = 0$). Однако силы сопротивления продолжают действовать на автомобиль, пока он движется. Таким образом, равнодействующая горизонтальных сил становится ненулевой и равной по модулю силе сопротивления, но направленной против движения.

Согласно второму закону Ньютона ($\sum \vec{F} = m\vec{a}$), эта ненулевая результирующая сила сообщает автомобилю ускорение (в данном случае — отрицательное, то есть замедление), направленное против вектора скорости. В результате скорость автомобиля будет постоянно уменьшаться, то есть движение будет замедленным, а не равномерным, до тех пор пока автомобиль не остановится.

Ответ: Нет. Для равномерного движения необходимо, чтобы равнодействующая всех сил была равна нулю. При выключенном двигателе на автомобиль действуют неуравновешенные силы сопротивления (трение, сопротивление воздуха), которые приводят к замедлению движения.