Номер 1643, страница 189 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Законы взаимодействия и движения тел. 57. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона - номер 1643, страница 189.

Решение.

Решение

Когда шарик вращается, он движется по окружности. Для того чтобы тело двигалось по криволинейной траектории, на него должна действовать сила, направленная к центру этой траектории. Эта сила называется центростремительной силой, и она создаёт центростремительное ускорение, которое постоянно изменяет направление вектора скорости шарика.

В данном случае роль центростремительной силы выполняет сила упругости (сила натяжения) растянутой резинки. Резинка тянет шарик к центру вращения, заставляя его отклоняться от прямолинейной траектории, по которой он стремился бы двигаться по инерции.

Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой резинка действует на шарик, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой шарик действует на резинку. Таким образом, шарик, стремясь по инерции двигаться прямо, тянет резинку от центра вращения. Именно эта сила, приложенная к резинке со стороны шарика, и вызывает её растяжение.

Величина центростремительной силы зависит от массы шарика $\text{m}$, его линейной скорости $\text{v}$ и радиуса окружности $\text{r}$ и определяется формулой: $F_ц = \frac{mv^2}{r}$.

Из этой формулы видно, что чем больше скорость вращения шарика $\text{v}$, тем большая центростремительная сила $F_ц$ требуется для удержания его на круговой траектории. Поскольку эту силу создаёт резинка, то при увеличении скорости вращения должна возрастать и сила её натяжения. А так как резинка является упругим телом, большее натяжение приводит к её большему растяжению (деформации).

Ответ: Резинка растягивается, потому что она создаёт центростремительную силу, необходимую для удержания шарика на круговой траектории. Со стороны шарика на резинку действует равная по модулю сила, направленная от центра, которая и вызывает её растяжение. Чем выше скорость вращения, тем больше требуется центростремительная сила, и, следовательно, тем сильнее растягивается резинка.