Номер 308, страница 39 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Взаимодействие тел. 14. Динамометр. Сложение двух сил, направленных по одной прямой. Равнодействующая сил - номер 308, страница 39.

Решение.

Дано:

Масса груза, $m = 102 \text{ г}$

Перевод в систему СИ:

$m = 102 \text{ г} = 0.102 \text{ кг}$

Ускорение свободного падения, $g \approx 9.8 \text{ Н/кг}$

Найти:

Силы, действующие на груз, и их графическое изображение.

Решение:

Поскольку груз подвешен на нити и находится в состоянии покоя, он находится в равновесии. Это означает, что равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. На груз действуют две силы:

1. Сила тяжести ($\vec{F}_{тяж}$) – сила притяжения груза к Земле. Она всегда направлена вертикально вниз, к центру Земли, и приложена к центру масс груза.

2. Сила упругости ($\vec{F}_{упр}$) или сила натяжения нити ($\vec{T}$) – сила, с которой растянутая нить действует на груз. Она направлена вертикально вверх, вдоль нити.

Условие равновесия для груза в векторной форме: $\vec{F}_{тяж} + \vec{F}_{упр} = 0$.В проекции на вертикальную ось это означает, что модули сил равны: $F_{тяж} = F_{упр}$.

Рассчитаем модуль силы тяжести по формуле $F_{тяж} = m \cdot g$:

$F_{тяж} = 0.102 \text{ кг} \cdot 9.8 \text{ Н/кг} = 0.9996 \text{ Н}$

Для удобства построения и расчетов округлим полученное значение до 1 Н.

$F_{тяж} \approx 1 \text{ Н}$

Следовательно, модуль силы натяжения нити также равен приблизительно 1 Н:

$F_{упр} = F_{тяж} \approx 1 \text{ Н}$

Описание рисунка и выбор масштаба:

1. Схематично изобразите штатив (его горизонтальную перекладину).

2. Из точки на перекладине проведите вертикальную линию вниз — это нить.

3. На нижнем конце нити нарисуйте тело (например, в виде прямоугольника или круга), изображающее груз.

4. Из центра груза нарисуйте две стрелки, изображающие векторы сил:

• Стрелку, направленную вертикально вниз, подпишите $\vec{F}_{тяж}$.
• Стрелку, направленную вертикально вверх, подпишите $\vec{F}_{упр}$ (или $\vec{T}$).

5. Масштаб. Так как обе силы равны 1 Н, удобно выбрать масштаб, в котором 1 Н соответствует определённой длине на рисунке. Например, выберем масштаб: 1 Н = 2 см (или 4 клетки тетради). В этом случае длина каждой стрелки на рисунке должна быть равна 2 см. Важно, чтобы стрелки были одинаковой длины, так как модули сил равны.

Ответ: На груз действуют две силы: сила тяжести $\vec{F}_{тяж}$ и сила натяжения нити $\vec{F}_{упр}$. Силы равны по модулю ($F_{тяж} = F_{упр} \approx 1 \text{ Н}$) и противоположны по направлению: сила тяжести направлена вертикально вниз, а сила натяжения нити — вертикально вверх. На рисунке их следует изобразить в виде двух равных по длине стрелок, исходящих из центра груза в противоположных направлениях.