Номер 16.16, страница 54 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 16. Графическое изображение сил. Третий закон Ньютона. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 16.16, страница 54.

16.16 [367] На рисунке II-77 графически изображены силы, действующие на модель самолёта. Сила тяжести равна 4 Н. Пользуясь линейкой, определите модули сил:

а) $\vec{F_2}$ — силы тяги двигателя модели;

б) $\vec{F_1}$ — силы сопротивления воздуха;

в) $\vec{F_3}$ — подъёмной силы.

Рис. II-77

Дано:

Модуль силы тяжести $F_T = 4$ Н.
Графическое изображение сил, действующих на модель самолёта (Рис. II-77).

Найти:

а) $F_2$ — модуль силы тяги двигателя модели
б) $F_1$ — модуль силы сопротивления воздуха
в) $F_3$ — модуль подъёмной силы

Решение:

В задаче дано графическое изображение сил, где длина каждого вектора пропорциональна модулю соответствующей силы. Чтобы определить модули неизвестных сил, необходимо найти соотношение между длинами векторов на рисунке. За основу возьмём вектор силы тяжести $\vec{F}_T$, модуль которой нам известен.

1. С помощью линейки измерим длины всех векторов на рисунке. Обозначим их длины как $l_T$, $l_1$, $l_2$ и $l_3$.

2. Сравним длины векторов с длиной вектора силы тяжести $l_T$:

• Длина вектора силы тяги $l_2$ примерно в 1,5 раза больше длины $l_T$. Таким образом, $l_2 \approx 1.5 \cdot l_T$.
• Длина вектора силы сопротивления $l_1$ примерно в 0,75 раза больше длины $l_T$ (или на четверть короче). Таким образом, $l_1 \approx 0.75 \cdot l_T$.
• Длина вектора подъёмной силы $l_3$ равна длине вектора силы тяжести $l_T$. Таким образом, $l_3 = l_T$.

3. Так как модули сил пропорциональны длинам векторов, мы можем использовать найденные соотношения для вычисления искомых сил, зная, что $F_T = 4$ Н.

а) $\vec{F}_2$ — силы тяги двигателя модели

Модуль силы тяги $F_2$ относится к модулю силы тяжести $F_T$ так же, как их длины векторов: $\frac{F_2}{F_T} = \frac{l_2}{l_T} = 1.5$.
Отсюда находим $F_2$:
$F_2 = 1.5 \cdot F_T = 1.5 \cdot 4 \text{ Н} = 6 \text{ Н}$.

Ответ: 6 Н.

б) $\vec{F}_1$ — силы сопротивления воздуха

Аналогично для силы сопротивления $F_1$: $\frac{F_1}{F_T} = \frac{l_1}{l_T} = 0.75$.
Отсюда находим $F_1$:
$F_1 = 0.75 \cdot F_T = 0.75 \cdot 4 \text{ Н} = 3 \text{ Н}$.

Ответ: 3 Н.

в) $\vec{F}_3$ — подъёмной силы

Для подъёмной силы $F_3$: $\frac{F_3}{F_T} = \frac{l_3}{l_T} = 1$.
Отсюда следует, что модуль подъёмной силы равен модулю силы тяжести:
$F_3 = F_T = 4 \text{ Н}$.

Ответ: 4 Н.