Номер 2, страница 10, часть 2 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 3. Силы в механике. Параграф 37. Сила реакции опоры. Вес - номер 2, страница 10.

Условие.

2. На неподвижной относительно Земли горизонтальной опоре лежит тело массой $m = 20 \text{ кг}$ (рис. 6). На рисунке цифрами 1, 2, 3 обозначены силы, действующие на тело и опору. Используя второй и третий законы Ньютона, выполните задания шагов 1–4 и заполните таблицу.

Шаг 1. Выберите систему отсчёта, неподвижную относительно опоры.

Изобразите на рисунке ось X, направленную вертикально вверх.

Шаг 2. Обозначьте силы, действующие на тело со стороны Земли (силу тяжести – $mg$) и со стороны опоры (силу реакции опоры – $\text{N}$). Обозначьте силу (вес тела – $\text{P}$), действующую на опору со стороны тела.

1 – ________ ;

2 – ________ ;

3 – ________ .

Шаг 3. Рассмотрите силы, действующие на тело, и запишите для него второй закон Ньютона в выбранной системе отсчёта с учётом того, что оно покоится.

Найдите модуль силы тяжести, действующей на тело.

$mg = \text{\_\_\_\_}$

Найдите модуль силы реакции опоры.

$N = \text{\_\_\_\_}$

Шаг 4. Запишите третий закон Ньютона для сил взаимодействия тела и опоры (силы реакции опоры и веса).

Найдите модуль силы, с которой тело действует на опору (вес тела).

$P = \text{\_\_\_\_}$

Сила	Название силы (обозначение)	Модуль силы, Н
1
2
3

Рис. 6

Решение.

Дано

$m = 20$ кг

Ускорение свободного падения $g \approx 10 \text{ Н/кг}$

Найти:

Определить силы 1, 2, 3, найти их модули и заполнить таблицу.

Решение

Шаг 1. Выберите систему отсчёта, неподвижную относительно опоры. Изобразите на рисунке ось X, направленную вертикально вверх.

Выберем инерциальную систему отсчёта (ИСО), связанную с неподвижной опорой. Направим ось координат $OX$ вертикально вверх.

Шаг 2. Обозначьте силы, действующие на тело со стороны Земли (силу тяжести — mg) и со стороны опоры (силу реакции опоры — N). Обозначьте силу (вес тела — P), действующую на опору со стороны тела.

1 – сила тяжести ($m\vec{g}$), действующая на тело со стороны Земли; 2 – сила реакции опоры ($\vec{N}$), действующая на тело со стороны опоры; 3 – вес тела ($\vec{P}$), сила, с которой тело действует на опору.

Шаг 3. Рассмотрите силы, действующие на тело, и запишите для него второй закон Ньютона в выбранной системе отсчёта с учётом того, что оно покоится.

На тело действуют две силы: сила тяжести $m\vec{g}$ (направлена вниз) и сила реакции опоры $\vec{N}$ (направлена вверх). Поскольку тело находится в состоянии покоя, его ускорение равно нулю ($\vec{a} = 0$).

По второму закону Ньютона, векторная сумма сил, действующих на тело, равна нулю:

$\sum \vec{F} = m\vec{g} + \vec{N} = 0$

В проекции на ось $OX$ уравнение примет вид:

$N - mg = 0$

Отсюда следует, что $N = mg$.

Найдите модуль силы тяжести, действующей на тело.

Модуль силы тяжести рассчитывается по формуле $F_{\text{тяж}} = mg$.

$mg = 20 \text{ кг} \cdot 10 \text{ Н/кг} = 200 \text{ Н}$.

Ответ: $mg = 200$ Н.

Найдите модуль силы реакции опоры.

Из условия равновесия тела $N = mg$, следовательно, модуль силы реакции опоры также равен 200 Н.

$N = 200 \text{ Н}$.

Ответ: $N = 200$ Н.

Шаг 4. Запишите третий закон Ньютона для сил взаимодействия тела и опоры (силы реакции опоры и веса).

Сила реакции опоры ($\vec{N}$) и вес тела ($\vec{P}$) являются силами взаимодействия между опорой и телом. Согласно третьему закону Ньютона, эти силы равны по модулю и противоположны по направлению:

$\vec{P} = -\vec{N}$

Найдите модуль силы, с которой тело действует на опору (вес тела).

Модуль веса тела равен модулю силы реакции опоры: $P = N$.

Так как $N = 200 \text{ Н}$, то и модуль веса тела равен 200 Н.

$P = 200 \text{ Н}$.

Ответ: $P = 200$ Н.

На основании выполненных расчётов заполним таблицу:

Сила 1:

Название силы (обозначение): Сила тяжести ($m\vec{g}$)

Модуль силы, Н: 200

Сила 2:

Название силы (обозначение): Сила реакции опоры ($\vec{N}$)

Модуль силы, Н: 200

Сила 3:

Название силы (обозначение): Вес тела ($\vec{P}$)

Модуль силы, Н: 200