Номер 1, страница 67 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

1. На каждом из рисунков 54 изображено тело и указаны направления силы $\vec{F}$, скорости $\vec{v}$ и ускорения $\vec{a}$. Внимательно проанализируйте каждую из ситуаций и ответьте, какие из рисунков верны, а какие — нет.

Рис. 54

Для анализа каждого случая воспользуемся вторым законом Ньютона. Он устанавливает связь между вектором равнодействующей силы $\vec{F}$, приложенной к телу, массой тела $m$ и вектором его ускорения $\vec{a}$ в виде формулы $\vec{F} = m\vec{a}$. Из этого векторного равенства следует два ключевых вывода, которые мы будем использовать для проверки:

1. Если равнодействующая сила, действующая на тело, не равна нулю ($\vec{F} \neq 0$), то тело движется с ненулевым ускорением ($\vec{a} \neq 0$). Если же равнодействующая сила равна нулю ($\vec{F} = 0$), то ускорение также равно нулю ($\vec{a} = 0$), что означает, что тело либо покоится, либо движется равномерно и прямолинейно.

2. Вектор ускорения $\vec{a}$ всегда сонаправлен с вектором равнодействующей силы $\vec{F}$. То есть, куда направлена сила, туда же направлено и ускорение.

Проанализируем каждую из представленных ситуаций.

а) На тело действует ненулевая сила $\vec{F}$, направленная вправо. Согласно второму закону Ньютона, это должно вызывать ненулевое ускорение, направленное также вправо. Однако на рисунке указано, что ускорение равно нулю ($a = 0$). Это прямое противоречие первому выводу из закона Ньютона. Следовательно, такая ситуация физически невозможна.

Ответ: неверно.

б) На тело действует сила $\vec{F}$, направленная влево. При этом на рисунке указано, что ускорение $\vec{a}$ направлено вправо. Это противоречит второму выводу из закона Ньютона, согласно которому векторы силы и ускорения всегда должны иметь одинаковое направление. Направления силы и ускорения здесь противоположны, поэтому ситуация неверна.

Ответ: неверно.

в) На рисунке показано, что сила $\vec{F}$ и ускорение $\vec{a}$ направлены в одну сторону (вправо). Это полностью соответствует второму закону Ньютона. Вектор скорости $\vec{v}$ также направлен вправо, что означает, что тело движется с ускорением в направлении своего движения (равноускоренное движение). Такая ситуация физически корректна.

Ответ: верно.

г) В данном случае указано, что равнодействующая сила равна нулю ($F = 0$). Согласно второму закону Ньютона, если сила равна нулю, то и ускорение должно быть равно нулю. Однако на рисунке показан ненулевой вектор ускорения $\vec{a}$, направленный вправо. Это является нарушением закона. При нулевой силе тело должно двигаться с постоянной скоростью (или покоиться), то есть без ускорения.

Ответ: неверно.

д) На рисунке векторы силы $\vec{F}$ и ускорения $\vec{a}$ сонаправлены (оба указывают влево), что соответствует второму закону Ньютона. Вектор скорости $\vec{v}$ направлен в противоположную сторону (вправо). Это описывает физически возможную ситуацию равнозамедленного движения, когда на тело, движущееся вправо, действует тормозящая сила (например, сила трения), вызывающая ускорение, направленное против скорости.

Ответ: верно.