Номер 2, страница 81, часть 1 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Динамика. Параграф 33. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона - номер 2, страница 81.

Условие.

2. Мальчик тянет верёвку (рис. 46) в отрицательном направлении оси X с силой $\vec{F}_{BM}$, модуль которой равен 150 Н.

Выполните задания.

а) Изобразите силу $\vec{F}_{BM}$ на рис. 46.

б) Найдите значение силы $F_{BM}$ в выбранной системе отсчёта.

в) Запишите третий закон Ньютона для сил взаимодействия мальчика и верёвки, обозначив силу, с которой верёвка действует на мальчика, $\vec{F}_{МВ}$.

г) Используя пункты б и в, найдите значение силы $F_{МВ}$.

д) Изобразите на рис. 46 силу $\vec{F}_{МВ}$, с которой верёвка действует на мальчика.

Решение.

Дано:

Сила, с которой мальчик действует на верёвку: $\vec{F}_{вм}$

Модуль силы: $|\vec{F}_{вм}| = 150 \text{ Н}$

Направление силы $\vec{F}_{вм}$ противоположно направлению оси X.

Сила, с которой верёвка действует на мальчика: $\vec{F}_{мв}$

Найти:

а) Изобразить $\vec{F}_{вм}$ на рис. 46.

б) $F_{вм}$ (проекцию силы на ось Х).

в) Записать третий закон Ньютона для $\vec{F}_{вм}$ и $\vec{F}_{мв}$.

г) $F_{мв}$ (проекцию силы на ось Х).

д) Изобразить $\vec{F}_{мв}$ на рис. 46.

Решение:

а) Изобразите силу $\vec{F}_{вм}$ на рис. 46.

Сила $\vec{F}_{вм}$ — это сила, с которой мальчик действует на веревку. Следовательно, точка приложения этой силы находится на веревке (в том месте, где мальчик ее держит). По условию, мальчик тянет веревку в отрицательном направлении оси X, значит, вектор силы $\vec{F}_{вм}$ направлен горизонтально влево.

Ответ: Сила $\vec{F}_{вм}$ — это вектор, приложенный к веревке в точке хвата и направленный горизонтально влево, против оси X.

б) Найдите значение силы $F_{вм}$ в выбранной системе отсчёта.

Значение силы в выбранной системе отсчета — это ее проекция на ось координат X. Так как вектор силы $\vec{F}_{вм}$ направлен в сторону, противоположную положительному направлению оси X, его проекция на эту ось отрицательна и равна модулю силы со знаком минус.
$F_{вм} = -|\vec{F}_{вм}| = -150 \text{ Н}$.

Ответ: $F_{вм} = -150 \text{ Н}$.

в) Запишите третий закон Ньютона для сил взаимодействия мальчика и верёвки, обозначив силу, с которой верёвка действует на мальчика, $\vec{F}_{мв}$.

Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. Сила, с которой мальчик действует на веревку ($\vec{F}_{вм}$), и сила, с которой веревка действует на мальчика ($\vec{F}_{мв}$), являются силами такого взаимодействия.
В векторной форме это записывается следующим образом: $\vec{F}_{вм} = -\vec{F}_{мв}$.

Ответ: $\vec{F}_{вм} = -\vec{F}_{мв}$.

г) Используя пункты б и в, найдите значение силы $F_{мв}$.

Векторное равенство из третьего закона Ньютона (пункт в) справедливо и для проекций векторов на оси координат. В проекции на ось X оно выглядит так: $F_{вм} = -F_{мв}$.
Из пункта б известно, что проекция силы $F_{вм} = -150 \text{ Н}$.
Подставим это значение в уравнение для проекций: $-150 \text{ Н} = -F_{мв}$.
Отсюда находим значение (проекцию) силы $F_{мв}$: $F_{мв} = 150 \text{ Н}$.

Ответ: $F_{мв} = 150 \text{ Н}$.

д) Изобразите на рис. 46 силу $\vec{F}_{мв}$, с которой верёвка действует на мальчика.

Сила $\vec{F}_{мв}$ — это сила, с которой веревка действует на мальчика, поэтому она приложена к рукам мальчика. Так как ее проекция на ось X положительна ($F_{мв} = 150 \text{ Н}$), вектор этой силы направлен в положительном направлении оси X, то есть горизонтально вправо.

Ответ: Сила $\vec{F}_{мв}$ — это вектор, приложенный к рукам мальчика и направленный горизонтально вправо, по направлению оси X.