Номер 2, страница 104 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какую силу называют силой реакции опоры?

2. Силой реакции опоры (или нормальной силой) называют силу, действующую на тело со стороны опоры (поверхности) и направленную перпендикулярно (нормально) к этой опоре в точке контакта.

Эта сила имеет электромагнитную природу. Она возникает, когда тело оказывает давление на опору. В ответ на это давление атомы и молекулы опоры, которые удерживаются вместе силами межмолекулярного взаимодействия, упруго деформируются. Возникающая в результате этой деформации сила противодействует дальнейшему сближению тел. По сути, сила реакции опоры — это проявление силы упругости, возникающей в опоре.

Ключевой особенностью силы реакции опоры является её направление. Она всегда перпендикулярна поверхности, на которую опирается тело. Например, для книги, лежащей на горизонтальном столе, сила реакции опоры направлена вертикально вверх. Для тела, скользящего по наклонной плоскости, она направлена перпендикулярно самой плоскости, а не вертикально вверх.

Величина силы реакции опоры, обозначаемой как $\text{N}$ или $F_N$, зависит от конкретной ситуации. Она не является фиксированной величиной, а принимает такое значение, чтобы не позволить телу пройти сквозь опору. Рассмотрим несколько случаев:

• Если тело массой $\text{m}$ покоится на горизонтальной поверхности, на него действуют две силы: сила тяжести $F_g = mg$, направленная вниз, и сила реакции опоры $\text{N}$, направленная вверх. Согласно первому закону Ньютона, так как тело находится в покое, равнодействующая сил равна нулю. Следовательно, по модулю сила реакции опоры равна силе тяжести: $N = mg$. Важно отметить, что сила реакции опоры $\text{N}$ и вес тела $\text{P}$ (сила, с которой тело действует на опору) являются силами действия и противодействия по третьему закону Ньютона. Они равны по модулю и противоположны по направлению, но приложены к разным телам (сила $\text{N}$ — к телу, вес $\text{P}$ — к опоре).
• Если тело находится на наклонной плоскости с углом наклона $\alpha$, то сила тяжести $\text{mg}$ раскладывается на две составляющие: одна параллельна плоскости ($mg \sin\alpha$), а другая перпендикулярна ей ($mg \cos\alpha$). Сила реакции опоры компенсирует именно перпендикулярную составляющую. Таким образом, в этом случае $N = mg \cos\alpha$.
• Если опора движется с ускорением, направленным по нормали к поверхности, величина силы реакции опоры изменяется. Например, для человека в лифте, движущемся с ускорением $\text{a}$ вверх, второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось запишется как $N - mg = ma$, откуда сила реакции опоры будет $N = m(g+a)$. Если лифт движется с ускорением $\text{a}$ вниз, то $mg - N = ma$, откуда $N = m(g-a)$. В состоянии невесомости (например, при свободном падении лифта) ускорение $a = g$, и сила реакции опоры становится равной нулю: $N = 0$.

Таким образом, сила реакции опоры — это контактная сила, которая не дает одному объекту пройти сквозь другой. Она всегда направлена перпендикулярно поверхности контакта и по величине равна силе, с которой тело давит на опору в этом направлении.

Ответ: Сила реакции опоры — это сила упругости, с которой опора (поверхность) действует на находящееся на ней тело, препятствуя его проникновению. Эта сила всегда направлена перпендикулярно (нормально) к поверхности опоры.