Номер 9, страница 13, 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 9, страница 13.

Условие.

9*. На неподвижной относительно Земли горизонтальной опоре лежит брусок массой $M = 10 \text{ кг}$, а на нём кирпич массой $m = 2 \text{ кг}$ (рис. 8). На рисунке цифрами 1–6 обозначены силы, действующие на разные тела. Используя второй и третий законы Ньютона, вычислите модули этих сил и заполните таблицу.

Рис. 8

Сила	Название силы (обозначение)	Какое тело действует с этой силой?	На какое тело действует эта сила?	Модуль силы, Н
1
2
3
4
5
6

Решение.

Дано:

Масса бруска $M = 10$ кг.

Масса кирпича $m = 2$ кг.

Система находится в состоянии покоя.

Данные представлены в системе СИ. Примем ускорение свободного падения $g \approx 10 \, \text{м/с}^2$.

Найти:

Определить природу сил 1-6, указать взаимодействующие тела и вычислить модули этих сил.

Решение:

Для решения задачи будем использовать второй и третий законы Ньютона. Поскольку все тела в системе находятся в покое, их ускорение равно нулю, а значит, векторная сумма всех сил, действующих на каждое тело, равна нулю.

Сила 1

• Название силы (обозначение): Сила тяжести, действующая на кирпич ($F_{тяж. m}$). Эта сила возникает из-за гравитационного притяжения кирпича Землей.
• Какое тело действует с этой силой?: Земля.
• На какое тело действует эта сила?: На кирпич.
• Модуль силы, Н: Модуль силы тяжести рассчитывается по формуле $F = m \cdot g$.
  $F_1 = 2 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 20 \, \text{Н}$.

  Ответ: 20.

Сила 2

• Название силы (обозначение): Сила нормальной реакции опоры ($N_1$). Это сила упругости, с которой брусок действует на кирпич, перпендикулярно поверхности соприкосновения.
• Какое тело действует с этой силой?: Брусок.
• На какое тело действует эта сила?: На кирпич.
• Модуль силы, Н: Согласно второму закону Ньютона, так как кирпич находится в покое, сумма вертикальных сил, действующих на него, равна нулю: $F_2 - F_1 = 0$. Отсюда следует, что $F_2 = F_1 = 20 \, \text{Н}$.

  Ответ: 20.

Сила 3

• Название силы (обозначение): Вес кирпича ($P_m$). Это сила, с которой кирпич давит на брусок.
• Какое тело действует с этой силой?: Кирпич.
• На какое тело действует эта сила?: На брусок.
• Модуль силы, Н: Согласно третьему закону Ньютона, сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия. Силы $F_2$ (сила, с которой брусок действует на кирпич) и $F_3$ (сила, с которой кирпич действует на брусок) являются такой парой. Следовательно, их модули равны: $F_3 = F_2 = 20 \, \text{Н}$.

  Ответ: 20.

Сила 4

• Название силы (обозначение): Сила нормальной реакции опоры ($N_2$). Это сила упругости, с которой горизонтальная опора действует на брусок.
• Какое тело действует с этой силой?: Горизонтальная опора.
• На какое тело действует эта сила?: На брусок.
• Модуль силы, Н: Рассмотрим силы, действующие на брусок в вертикальном направлении: сила реакции опоры $F_4$ (вверх), вес кирпича $F_3$ (вниз) и сила тяжести самого бруска $F_5$ (вниз). По второму закону Ньютона: $F_4 - F_3 - F_5 = 0$. Модуль силы $F_5 = M \cdot g = 10 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 100 \, \text{Н}$. Тогда $F_4 = F_3 + F_5 = 20 \, \text{Н} + 100 \, \text{Н} = 120 \, \text{Н}$.

  Ответ: 120.

Сила 5

• Название силы (обозначение): Сила тяжести, действующая на брусок ($F_{тяж. M}$).
• Какое тело действует с этой силой?: Земля.
• На какое тело действует эта сила?: На брусок.
• Модуль силы, Н: Модуль силы тяжести бруска рассчитывается по формуле $F = M \cdot g$.
  $F_5 = 10 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{м/с}^2 = 100 \, \text{Н}$.

  Ответ: 100.

Сила 6

• Название силы (обозначение): Вес бруска с кирпичом ($P_{M+m}$). Это сила, с которой брусок давит на горизонтальную опору.
• Какое тело действует с этой силой?: Брусок.
• На какое тело действует эта сила?: На горизонтальную опору.
• Модуль силы, Н: Силы $F_4$ (опора на брусок) и $F_6$ (брусок на опору) являются парой сил действия и противодействия по третьему закону Ньютона. Следовательно, их модули равны: $F_6 = F_4 = 120 \, \text{Н}$.

  Ответ: 120.