Номер 4, страница 68 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

4. В каком направлении движется тело, изображённое на рисунке 55? Можно ли ответить на этот вопрос?

Рис. 55

Решение

На рисунке показано тело массой $m$, на которое действует сила $\vec{F}$. Эта сила сообщает телу ускорение $\vec{a}$. Согласно второму закону Ньютона, связь между силой, массой и ускорением выражается формулой:

$\vec{F} = m\vec{a}$

Из этой формулы следует, что вектор ускорения $\vec{a}$ всегда направлен в ту же сторону, что и вектор равнодействующей силы $\vec{F}$. Таким образом, мы можем однозначно утверждать, что ускорение тела направлено по диагонали вверх и вправо, так же как и сила $\vec{F}$.

Однако вопрос задачи касается направления движения тела, а не его ускорения. Направление движения в любой момент времени определяется вектором мгновенной скорости $\vec{v}$. Ускорение же характеризует быстроту изменения скорости, а не саму скорость.

Направление вектора скорости $\vec{v}$ и вектора ускорения $\vec{a}$ могут не совпадать. Рассмотрим несколько примеров:

• Если тело изначально покоилось, то под действием силы $\vec{F}$ оно начнет двигаться в направлении этой силы. В этом случае направление движения будет совпадать с направлением силы.
• Если тело в момент, показанный на рисунке, уже двигалось, например, вертикально вверх, то сила $\vec{F}$ будет изменять его траекторию, отклоняя ее вправо.
• Если тело двигалось в направлении, противоположном силе $\vec{F}$, то эта сила будет его тормозить.
• Если бросить камень горизонтально, он будет двигаться по параболе. В любой точке траектории его скорость будет направлена по касательной, а сила тяжести (и, следовательно, ускорение) — вертикально вниз.

Поскольку в условии задачи нет информации о начальной скорости тела или о его скорости в данный момент времени, однозначно определить направление движения невозможно. Известно лишь направление, в котором изменяется вектор скорости.

Ответ: Ответить на вопрос о направлении движения тела невозможно. По известной силе можно определить только направление ускорения, но не направление скорости (движения), так как оно зависит от начальных условий движения.