Номер 17.33, страница 59 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 17. Сложение и разложение сил. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 17.33, страница 59.

17.33 [н] Тело, помещённое на идеально гладкую наклонную поверхность, скользит по ней вниз. Изобразите силы, действующие на тело и на поверхность.

Решение

Рассмотрим силы, действующие на тело и на наклонную поверхность по отдельности, в соответствии с условием задачи.

Силы, действующие на тело

На тело, скользящее по идеально гладкой наклонной поверхности, действуют две силы:

1. Сила тяжести ($m\vec{g}$): это сила, с которой Земля притягивает тело. Она всегда направлена строго вертикально вниз, к центру Земли. Точка приложения этой силы — центр масс тела.
2. Сила нормальной реакции опоры ($\vec{N}$): это сила, с которой наклонная поверхность действует на тело, препятствуя его прохождению сквозь нее. Эта сила всегда направлена перпендикулярно (нормально) к поверхности опоры, от поверхности.

Поскольку поверхность идеально гладкая, сила трения отсутствует ($\vec{F}_{тр} = 0$). Векторная сумма этих двух сил ($m\vec{g} + \vec{N}$) создает равнодействующую силу, направленную вдоль наклонной плоскости вниз. Эта равнодействующая сила, согласно второму закону Ньютона, сообщает телу ускорение.

На схематическом рисунке ниже изображены силы, действующие на тело (синий прямоугольник), скользящее по наклонной плоскости.

Ответ: На тело действуют две силы: сила тяжести $m\vec{g}$, направленная вертикально вниз, и сила нормальной реакции опоры $\vec{N}$, направленная перпендикулярно наклонной плоскости. Сила трения отсутствует.

Силы, действующие на поверхность

Согласно третьему закону Ньютона, если одно тело действует на другое с некоторой силой, то второе тело действует на первое с силой, равной по модулю и противоположной по направлению. В данном случае мы рассматриваем силы, с которыми тело действует на наклонную поверхность.

1. Сила давления ($\vec{P}$): это сила, с которой тело давит на наклонную поверхность. По третьему закону Ньютона, она является силой реакции на силу нормальной реакции опоры $\vec{N}$. Следовательно, сила $\vec{P}$ равна по модулю силе $\vec{N}$ и направлена в противоположную сторону, то есть перпендикулярно поверхности, вглубь нее. Математически: $\vec{P} = -\vec{N}$.

Сила трения, с которой тело могло бы действовать на поверхность, равна нулю, так как поверхность идеально гладкая и, следовательно, сила трения скольжения, действующая на тело, также равна нулю.

Следует отметить, что на саму наклонную плоскость (как на физическое тело) также действуют ее собственная сила тяжести и сила реакции со стороны опоры, на которой она установлена, но в контексте взаимодействия со скользящим телом ключевой силой является сила давления $\vec{P}$.

Ответ: На поверхность со стороны тела действует одна сила — сила давления $\vec{P}$, которая равна по модулю силе нормальной реакции $\vec{N}$ и направлена перпендикулярно поверхности вглубь нее ($\vec{P} = -\vec{N}$).