Номер 1, страница 54 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудите с одноклассниками, какие силы действуют на систему груз—пружина. Почему эти силы можно считать внутренними?

Какие силы действуют на систему груз—пружина?

В механической системе «груз—пружина» можно выделить два вида сил: внешние и внутренние.

Внешние силы — это силы, действующие на систему со стороны тел, которые в эту систему не входят. К ним относятся:
1. Сила тяжести ($F_т$), действующая на груз (а также на пружину, если ее масса не пренебрежимо мала). Эта сила вызвана притяжением Земли, которая не является частью системы «груз—пружина».
2. Сила реакции опоры или сила натяжения подвеса ($N$). Эта сила действует на пружину со стороны опоры или подвеса, к которому она прикреплена. Опора или подвес также являются внешними телами по отношению к системе.

Внутренние силы — это силы взаимодействия между телами, входящими в состав системы. В данном случае это:
1. Сила упругости ($F_{упр}$), с которой пружина действует на груз.
2. Сила ($F'_{упр}$), с которой груз (вследствие своей массы и/или движения) действует на пружину, вызывая ее деформацию.
Согласно третьему закону Ньютона, эти две внутренние силы равны по модулю и противоположны по направлению ($F_{упр} = -F'_{упр}$).

Ответ: На систему «груз—пружина» действуют внешние силы (сила тяжести, сила реакции опоры/подвеса) и внутренние силы (силы упругости, с которыми груз и пружина действуют друг на друга).

Почему эти силы можно считать внутренними?

Силы упругости, возникающие между грузом и пружиной, можно и нужно считать внутренними, потому что они описывают взаимодействие между составными частями самой системы.

По определению, внутренними силами называют силы, с которыми одни тела, входящие в рассматриваемую систему, действуют на другие тела этой же системы. В нашем случае система состоит из двух тел: груза и пружины. Сила, с которой пружина действует на груз, и сила, с которой груз действует на пружину, являются результатом их непосредственного взаимодействия. Поскольку оба взаимодействующих объекта принадлежат выбранной нами системе, эти силы по определению являются внутренними.

Разделение сил на внутренние и внешние является ключевым во многих разделах физики. Например, согласно закону сохранения импульса, если сумма всех внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то импульс этой системы сохраняется. При этом внутренние силы могут быть сколь угодно большими, но они не могут изменить суммарный импульс системы, так как их векторная сумма всегда равна нулю.

Ответ: Силы взаимодействия между грузом и пружиной можно считать внутренними, так как они действуют между объектами (грузом и пружиной), которые по определению входят в состав системы «груз—пружина».