Номер 1, страница 22 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Взаимодействие тел. ТЗ-9. Графическое изображение сил. Сложение сил - номер 1, страница 22.

Условие.

1. Парашютист весом 800 Н спускается с раскрытым парашютом. Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста? Чему равна равнодействующая сил в этом случае? Решите задание графически.

Решение.

Дано:

Вес парашютиста $P = 800$ Н

Движение равномерное ($v = \text{const}$)

Найти:

$F_{сопр}$ - ?

$F_{равн}$ - ?

Решение:

Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста?

Так как парашютист движется равномерно, его скорость постоянна ($v = \text{const}$), а ускорение равно нулю ($a = 0$). Согласно первому закону Ньютона, если ускорение тела равно нулю, то равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также равна нулю.

На парашютиста действуют две силы: сила тяжести ($\vec{F}_g$), направленная вертикально вниз, и сила сопротивления воздуха ($\vec{F}_{сопр}$), направленная вертикально вверх. Вес парашютиста $\text{P}$ по модулю равен силе тяжести: $P = F_g = 800$ Н.

Условие равновесия сил (так как равнодействующая равна нулю) в проекции на вертикальную ось, направленную вверх, можно записать как:

$F_{сопр} - F_g = 0$

Отсюда следует, что сила сопротивления воздуха по модулю равна силе тяжести:

$F_{сопр} = F_g = 800$ Н.

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна 800 Н.

Чему равна равнодействующая сила в этом случае?

Как уже было сказано, равномерное движение означает, что ускорение тела равно нулю ($a = 0$). По второму закону Ньютона, равнодействующая сила $\vec{F}_{равн}$ связана с массой $\text{m}$ и ускорением $\vec{a}$ соотношением $\vec{F}_{равн} = m\vec{a}$.

Поскольку $a = 0$, то и равнодействующая всех сил равна нулю:

$F_{равн} = m \cdot 0 = 0$ Н.

Ответ: Равнодействующая сила равна 0 Н.

Решите задание графически.

Для графического решения изобразим парашютиста как материальную точку. К этой точке приложены две силы:

1. Сила тяжести $\vec{F}_g$ (равная по модулю весу $\text{P}$), направленная вертикально вниз.
2. Сила сопротивления воздуха $\vec{F}_{сопр}$, направленная вертикально вверх.

Поскольку движение равномерное, равнодействующая сила равна нулю. Это означает, что векторы сил $\vec{F}_g$ и $\vec{F}_{сопр}$ равны по модулю и противоположны по направлению. На графике это изображается двумя векторами одинаковой длины, исходящими из одной точки и направленными в противоположные стороны.

Равнодействующая сила $\vec{F}_{равн}$ является векторной суммой этих сил: $\vec{F}_{равн} = \vec{F}_g + \vec{F}_{сопр}$. Так как векторы равны по модулю ($|\vec{F}_g| = |\vec{F}_{сопр}|$) и противоположны по направлению, их сумма равна нулевому вектору.

Ответ: Графически силы изображаются двумя равными по длине и противоположно направленными векторами, приложенными к одной точке. Их векторная сумма равна нулю.