Номер 131, страница 24 - 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 131, страница 24.

Условие.

131. На рисунке 23 показаны силы, действующие на самолёт, и направление вектора скорости в некоторый момент времени ($ \vec{F} $ — сила тяги, $ \vec{F_c} $ — сила лобового сопротивления, $ \vec{F_T} $ — сила тяжести, $ \vec{F_п} $ — подъёмная сила). Как движется самолёт, если:

а) $ F_T = F_п, F = F_c $;

б) $ F_T = F_п, F > F_c $;

в) $ F_T > F_п, F = F_c $;

г) $ F_T < F_п, F = F_c $?

Рис. 23

Решение 1.

Решение 2.

Решение 3.

Решение 4.

а)В данном случае силы, действующие на самолет, попарно скомпенсированы. Сила тяжести $F_т$ уравновешена подъемной силой $F_п$, а сила тяги $F$ уравновешена силой лобового сопротивления $F_c$. Это означает, что равнодействующая всех сил, приложенных к самолету, равна нулю ($\vec{F}_{равн} = 0$). Согласно первому закону Ньютона, если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, тело находится в состоянии покоя или движется прямолинейно и равномерно. Так как по условию самолет уже имеет начальную скорость $\vec{v}$, он будет продолжать движение с этой же постоянной скоростью.

Ответ: Самолет движется горизонтально, прямолинейно и равномерно.

б)В этом случае вертикальные силы скомпенсированы ($F_т = F_п$), поэтому движение в вертикальном направлении отсутствует, самолет летит на постоянной высоте. Однако в горизонтальном направлении сила тяги $F$ больше силы сопротивления $F_c$ ($F > F_c$). Это создает ненулевую равнодействующую силу, направленную в сторону движения самолета. Согласно второму закону Ньютона ($\vec{F} = m\vec{a}$), эта сила сообщает самолету ускорение, сонаправленное с его скоростью. В результате скорость самолета будет увеличиваться.

Ответ: Самолет движется горизонтально, прямолинейно с возрастающей скоростью (равноускоренно).

в)Здесь горизонтальные силы скомпенсированы ($F = F_c$), следовательно, горизонтальная составляющая скорости самолета остается постоянной. В вертикальном направлении сила тяжести $F_т$ больше подъемной силы $F_п$ ($F_т > F_п$). Равнодействующая вертикальных сил направлена вниз, что создает ускорение, направленное вертикально вниз. В результате самолет будет терять высоту, двигаясь по криволинейной траектории.

Ответ: Самолет снижается, двигаясь с постоянной горизонтальной скоростью.

г)В последнем случае горизонтальные силы также скомпенсированы ($F = F_c$), поэтому горизонтальная скорость самолета не изменяется. В вертикальном направлении подъемная сила $F_п$ больше силы тяжести $F_т$ ($F_п > F_т$). Это означает, что равнодействующая вертикальных сил направлена вверх. Эта сила сообщает самолету ускорение, направленное вертикально вверх, в результате чего самолет начинает набирать высоту.

Ответ: Самолет набирает высоту, двигаясь с постоянной горизонтальной скоростью.