Номер 12.1, страница 39 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 12. Сила. Второй закон Ньютона. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 12.1, страница 39.

12.1 [Д. 25] С каким ускорением двигалась бы хоккейная шайба по идеально гладкому льду после удара клюшкой? Взаимодействует ли шайба с какими-либо телами? Чему равна равнодействующая сила?

С каким ускорением двигалась бы хоккейная шайба по идеально гладкому льду после удара клюшкой?

Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано, то тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. В ситуации, описанной в задаче, движение шайбы происходит после удара клюшкой, поэтому сила со стороны клюшки уже не действует. На шайбу, скользящую по горизонтальной поверхности, действуют две силы в вертикальном направлении:
1. Сила тяжести ($\vec{F}_т$), направленная вниз.
2. Сила нормальной реакции опоры со стороны льда ($\vec{N}$), направленная вверх.
Поскольку шайба не движется по вертикали (не взлетает и не проваливается под лед), эти силы уравновешивают (компенсируют) друг друга: $\vec{F}_т + \vec{N} = 0$. В горизонтальном направлении, по условию, лед "идеально гладкий", что означает отсутствие силы трения. Сопротивлением воздуха также пренебрегаем. Таким образом, в горизонтальном направлении на шайбу не действуют никакие силы. Следовательно, равнодействующая всех сил, приложенных к шайбе, равна нулю: $\vec{F}_{равн} = 0$. Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела ($\vec{a}$) связано с равнодействующей силой ($\vec{F}_{равн}$) и массой тела ($m$) соотношением $\vec{F}_{равн} = m\vec{a}$. Так как $\vec{F}_{равн} = 0$, то и ускорение шайбы равно нулю: $\vec{a} = \frac{\vec{F}_{равн}}{m} = \frac{0}{m} = 0$. Нулевое ускорение означает, что скорость шайбы не изменяется, то есть она движется равномерно и прямолинейно.

Ответ: ускорение хоккейной шайбы равно нулю ($a=0$).

Взаимодействует ли шайба с какими-либо телами?

Да, шайба взаимодействует с другими телами. Несмотря на то, что равнодействующая сила равна нулю, это не означает отсутствия взаимодействий. В данном случае шайба взаимодействует:
1. с Землей, которая притягивает ее (это взаимодействие проявляется как сила тяжести);
2. со льдом, который действует на нее с силой реакции опоры, перпендикулярной поверхности. Именно потому, что эти взаимодействия есть и создаваемые ими силы компенсируют друг друга, равнодействующая сила и оказывается равной нулю.

Ответ: да, шайба взаимодействует с Землей и со льдом.

Чему равна равнодействующая сила?

Равнодействующая сила — это векторная сумма всех сил, действующих на тело. Как было показано выше, на шайбу действуют две силы: сила тяжести $\vec{F}_т$ (вниз) и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$ (вверх). В идеальных условиях, описанных в задаче, горизонтальные силы отсутствуют. Силы $\vec{F}_т$ и $\vec{N}$ равны по модулю и противоположны по направлению. Поэтому их векторная сумма равна нулю. $\vec{F}_{равн} = \vec{F}_т + \vec{N} = 0$.

Ответ: равнодействующая сила, действующая на шайбу, равна нулю.