Номер 159, страница 26 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение - номер 159, страница 26.

Условие.

159. Тяжёлый чемодан необходимо передвинуть в купе вагона по направлению к локомотиву. Это легче будет сделать, если поезд в это время

1) стоит на месте

2) движется равномерно прямолинейно

3) ускоряется

4) тормозит

Решение.

Решение

Для ответа на вопрос проанализируем силы, действующие на чемодан в системе отсчета, связанной с вагоном поезда. Когда поезд движется с ускорением, эта система отсчета является неинерциальной. В ней, помимо реальных сил (сила, прикладываемая человеком; сила трения), необходимо учитывать так называемую силу инерции. Сила инерции $\vec{F}_{ин}$ всегда направлена в сторону, противоположную ускорению поезда $\vec{a}$, и равна по модулю $F_{ин} = ma$, где $\text{m}$ — масса чемодана.

Человек передвигает чемодан по направлению к локомотиву. Легче всего это будет сделать, если сила инерции будет "помогать" этому движению, то есть будет сонаправлена с усилием человека.

1) стоит на месте

Когда поезд стоит на месте, его ускорение равно нулю ($\vec{a} = 0$). Следовательно, сила инерции также равна нулю ($\vec{F}_{ин} = 0$). Чтобы сдвинуть чемодан, человеку нужно приложить силу, которая превышает силу трения покоя.

2) движется равномерно прямолинейно

При равномерном прямолинейном движении скорость поезда постоянна, а ускорение равно нулю ($\vec{a} = 0$). Сила инерции, как и в первом случае, отсутствует. Условия для перемещения чемодана точно такие же, как и в покоящемся поезде.

3) ускоряется

Когда поезд ускоряется, его вектор ускорения $\vec{a}$ направлен по ходу движения, то есть к локомотиву. Сила инерции $\vec{F}_{ин}$ направлена в противоположную сторону — к хвосту вагона. Эта сила будет мешать человеку двигать чемодан вперед, поэтому потребуется приложить большее усилие, чем в состоянии покоя. Передвинуть чемодан будет труднее.

4) тормозит

Когда поезд тормозит, его ускорение направлено против хода движения (это замедление), то есть к хвосту вагона. Сила инерции $\vec{F}_{ин}$, направленная противоположно ускорению, будет действовать в сторону локомотива. Эта сила будет помогать человеку, складываясь с его усилием. Таким образом, для перемещения чемодана потребуется приложить наименьшую силу.

Вывод: легче всего передвинуть чемодан в направлении движения, когда поезд тормозит, так как в этом случае сила инерции помогает движению.

Ответ: 4