Номер 5, страница 83, часть 1 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 2. Динамика. Параграф 33. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона - номер 5, страница 83.

Условие.

5*. Найдите модуль и направление силы, с которой пилот самолёта давит на спинку кресла, если самолёт разгоняется в горизонтальном направлении, а на пилота в этом направлении действует только спинка кресла. Масса пилота равна 70 кг, значение ускорения, с которым самолёт набирает скорость, равно $6 \, \text{м}/\text{с}^2$. (Указание: при решении воспользуйтесь вторым законом Ньютона для пилота и третьим законом Ньютона для взаимодействия пилота со спинкой кресла. Изобразите взаимодействующие тела и действующие на них силы.)

Решение.

Дано:

Масса пилота, $m = 70 \text{ кг}$
Ускорение самолёта, $a = 6 \text{ м/с}^2$

Найти:

Модуль и направление силы, с которой пилот давит на спинку кресла, $\text{F}$ - ?

Решение:

Рассмотрим движение пилота вместе с самолётом. Пилот движется с таким же ускорением, как и самолёт, $a = 6 \text{ м/с}^2$. Согласно условию задачи, в горизонтальном направлении на пилота действует только одна сила – сила со стороны спинки кресла ($F_{кресла}$). Эта сила и сообщает пилоту ускорение.

По второму закону Ньютона, сила, действующая на тело, равна произведению массы тела на его ускорение:

$F_{кресла} = m \cdot a$

Вычислим модуль этой силы:

$F_{кресла} = 70 \text{ кг} \cdot 6 \text{ м/с}^2 = 420 \text{ Н}$

Сила $F_{кресла}$ направлена в ту же сторону, что и ускорение самолёта, то есть вперёд по направлению движения.

Теперь найдём силу $\text{F}$, с которой пилот давит на спинку кресла. Согласно третьему закону Ньютона, сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Сила, с которой кресло действует на пилота ($F_{кресла}$), и сила, с которой пилот давит на кресло ($\text{F}$), являются силами действия и противодействия.

Следовательно, их модули равны:

$F = F_{кресла} = 420 \text{ Н}$

Направление силы $\text{F}$ противоположно направлению силы $F_{кресла}$. Таким образом, сила, с которой пилот давит на спинку кресла, направлена горизонтально, в сторону, противоположную ускорению самолёта (то есть назад).

Изображение сил (текстовое описание):
1. На пилота действует сила со стороны кресла $\vec{F}_{кресла}$, направленная вперёд, по ходу движения.
2. На спинку кресла действует сила со стороны пилота $\vec{F}$, направленная назад, против хода движения.
Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению: $\vec{F} = -\vec{F}_{кресла}$.

Ответ:

Модуль силы, с которой пилот давит на спинку кресла, равен $420 \text{ Н}$. Сила направлена горизонтально, в сторону, противоположную направлению ускорения самолёта.