Номер 6, страница 96 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Упражнение 16. Параграф 28. Связь между силой тяжести и массой тела. Вес тела. Глава 2. Взаимодействие тел - номер 6, страница 96.

Условие.

6. На лёгкой нити, прикреплённой одним концом к потолку комнаты, подвешен груз массой 10 кг. Сделайте рисунок по условию задачи и изобразите на нём силы, действующие на груз и на нить. Найдите модуль и направление каждой силы.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Масса груза $m = 10$ кг

Ускорение свободного падения $g \approx 9,8$ м/с²

Найти:

Модуль и направление сил, действующих на груз.

Модуль и направление сил, действующих на нить.

Решение:

Сделаем рисунок. На нём изобразим потолок, вертикально свисающую нить и подвешенный к ней груз. На отдельных схемах покажем силы, действующие на груз и на нить.

Силы, действующие на груз

На груз действуют две силы:

1. Сила тяжести ($\vec{F_т}$) — сила, с которой Земля притягивает груз. Она приложена к центру масс груза и направлена вертикально вниз.
2. Сила упругости ($\vec{T_1}$) со стороны нити (сила натяжения нити). Она приложена к точке крепления груза к нити и направлена вертикально вверх, вдоль нити.

Поскольку груз находится в состоянии покоя (равновесия), согласно первому закону Ньютона, векторная сумма всех сил, действующих на него, равна нулю:

$\vec{F_т} + \vec{T_1} = 0$

В проекции на вертикальную ось OY, направленную вверх, это уравнение выглядит так:

$T_1 - F_т = 0$

Отсюда следует, что модули этих сил равны: $T_1 = F_т$.

Вычислим модуль силы тяжести:

$F_т = m \cdot g = 10 \text{ кг} \cdot 9,8 \text{ м/с²} = 98$ Н

Следовательно, модуль силы натяжения нити, действующей на груз, также равен 98 Н.

Ответ: На груз действуют:
1. Сила тяжести, модуль которой равен $98$ Н, направлена вертикально вниз.
2. Сила натяжения нити, модуль которой равен $98$ Н, направлена вертикально вверх.

Силы, действующие на нить

По условию нить лёгкая, то есть её массой можно пренебречь. На нить действуют две силы:

1. Сила ($\vec{P}$) со стороны груза. Эта сила, по третьему закону Ньютона, равна по модулю и противоположна по направлению силе $\vec{T_1}$, с которой нить действует на груз. Сила $\vec{P}$ приложена к нижнему концу нити и направлена вертикально вниз. Её называют весом груза.
2. Сила упругости ($\vec{T_2}$) со стороны потолка. Она приложена к верхнему концу нити и направлена вертикально вверх.

Так как нить находится в равновесии, векторная сумма действующих на неё сил равна нулю:

$\vec{P} + \vec{T_2} = 0$

В проекции на вертикальную ось OY, направленную вверх, уравнение имеет вид:

$T_2 - P = 0$

Отсюда следует, что модули этих сил равны: $T_2 = P$.

Модуль силы $\vec{P}$ равен модулю силы $\vec{T_1}$:

$P = T_1 = 98$ Н

Следовательно, модуль силы натяжения нити в точке крепления к потолку также равен 98 Н.

Ответ: На нить действуют:
1. Сила со стороны груза (вес груза), модуль которой равен $98$ Н, направлена вертикально вниз.
2. Сила со стороны потолка, модуль которой равен $98$ Н, направлена вертикально вверх.