Номер 10.1, страница 31 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 10. Взаимодействие тел. Масса тел. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 10.1, страница 31.

10.1 [195] На столе лежит книга. С какими телами она взаимодействует? Почему книга находится в покое?

С какими телами она взаимодействует?

Книга, лежащая на столе, взаимодействует в первую очередь с двумя телами:

1. С Землей. Это гравитационное взаимодействие, которое проявляется в виде силы тяжести ($\vec{F}_{тяж}$), направленной вертикально вниз к центру Земли. Это взаимодействие происходит на расстоянии.

2. Со столом. Это контактное взаимодействие. Стол действует на книгу с силой нормальной реакции опоры ($\vec{N}$), которая направлена перпендикулярно поверхности стола, то есть вертикально вверх. В основе этой силы лежит электромагнитное взаимодействие атомов и молекул книги и стола.

Также существует незначительное взаимодействие с воздухом (выталкивающая сила Архимеда), но в данном контексте им обычно пренебрегают.

Ответ: Книга взаимодействует с Землей (гравитационно) и со столом (контактно).

Почему книга находится в покое?

Книга находится в покое в соответствии с первым законом Ньютона (законом инерции). Этот закон гласит, что тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю.

На книгу действуют две основные силы:

- Сила тяжести ($\vec{F}_{тяж}$), с которой Земля притягивает книгу. Она направлена вниз.

- Сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$), с которой стол действует на книгу. Она направлена вверх.

Эти две силы равны по величине (модулю) и противоположны по направлению. Поэтому их векторная сумма, называемая равнодействующей силой $\vec{R}$, равна нулю:

$\vec{R} = \vec{F}_{тяж} + \vec{N} = 0$

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила связана с ускорением тела ($\vec{a}$) и его массой ($m$) соотношением $\vec{R} = m\vec{a}$. Поскольку $\vec{R} = 0$, то и ускорение книги $\vec{a} = 0$. Так как книга изначально была неподвижна, она продолжает оставаться в состоянии покоя.

Ответ: Книга находится в покое, потому что действующая на нее сила тяжести со стороны Земли полностью компенсируется (уравновешивается) равной ей по величине и противоположной по направлению силой реакции опоры со стороны стола. Равнодействующая всех сил, приложенных к книге, равна нулю.