Ответьте на вопросы, страница 27 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Рис. 14. Силы взаимодействия равны по III закону Ньютона

Вопрос о лошади и санях является классическим примером, иллюстрирующим правильное применение законов Ньютона. Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой лошадь тянет сани ($ \vec{F}_{л \rightarrow с} $), действительно равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой сани тянут лошадь назад ($ \vec{F}_{с \rightarrow л} $). Их можно записать как $ \vec{F}_{л \rightarrow с} = - \vec{F}_{с \rightarrow л} $.

Ключевая идея для разрешения этого кажущегося парадокса заключается в том, что эти две силы приложены к разным телам. Сила $ \vec{F}_{л \rightarrow с} $ приложена к саням, а сила $ \vec{F}_{с \rightarrow л} $ — к лошади. Для определения движения тела нужно анализировать сумму (равнодействующую) всех сил, приложенных именно к этому телу, а не силы, действующие на разные тела.

Движение саней определяется силами, приложенными к ним. Это сила тяги от лошади $ \vec{F}_{л \rightarrow с} $ (направлена вперёд) и сила трения о снег $ \vec{F}_{тр, с} $ (направлена назад). Сани начнут двигаться с ускорением, если сила тяги превысит силу трения: $ F_{л \rightarrow с} > F_{тр, с} $.

Движение лошади, в свою очередь, определяется силами, приложенными к ней. Это сила натяжения от саней $ \vec{F}_{с \rightarrow л} $ (тянет назад) и, что самое главное, сила, с которой земля толкает лошадь вперёд $ \vec{F}_{з \rightarrow л} $. Эта сила является силой реакции (согласно тому же третьему закону Ньютона) на то, как лошадь отталкивается копытами от земли назад. Именно эта сила $ \vec{F}_{з \rightarrow л} $ является движущей силой для всей системы. Лошадь будет двигаться с ускорением, если эта движущая сила будет больше, чем сила, с которой сани тянут её назад: $ F_{з \rightarrow л} > F_{с \rightarrow л} $.

Таким образом, лошадь везёт сани, потому что она способна взаимодействовать с землёй и создавать движущую силу ($ \vec{F}_{з \rightarrow л} $), которая оказывается больше, чем сила сопротивления движению саней ($ \vec{F}_{тр, с} $). Силы взаимодействия между лошадью и санями являются внутренними для системы "лошадь+сани" и не определяют её движение как целого. Движение обеспечивается внешней силой — силой взаимодействия лошади с землей.

Ответ: Лошадь везёт сани, потому что сила, с которой лошадь отталкивается от земли, больше, чем сила сопротивления движению саней (сила трения). Хотя силы взаимодействия между лошадью и санями равны по модулю, они приложены к разным телам и не могут уравновесить друг друга, так как для определения движения каждого тела нужно рассматривать только силы, приложенные к нему. Движение всей системы происходит за счёт внешней силы — силы трения покоя между копытами лошади и землёй.