Номер 9.4, страница 47 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

IX. Основы динамики - номер 9.4, страница 47.

Условие.

9.4 На движущийся прямолинейно по горизонтальному участку трассы автомобиль действует постоянная сила тяги двигателя, равная силе трения. Какое движение совершает автомобиль? Как в данном случае проявляется закон инерции?

Решение.

Решение

На автомобиль, движущийся по горизонтали, действуют две основные силы в горизонтальном направлении: сила тяги двигателя $F_{тяги}$, направленная вперед, и сила трения $F_{трения}$, направленная назад, против движения.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $F_{равн}$ равна произведению массы тела $\text{m}$ на его ускорение $\text{a}$:

$F_{равн} = ma$

Равнодействующая сила в горизонтальном направлении — это векторная сумма силы тяги и силы трения. Если направить ось координат по направлению движения, то проекция равнодействующей силы на эту ось будет равна:

$F_{равн} = F_{тяги} - F_{трения}$

По условию задачи, сила тяги двигателя равна силе трения:

$F_{тяги} = F_{трения}$

Следовательно, равнодействующая сила равна нулю:

$F_{равн} = F_{тяги} - F_{трения} = 0$

Подставляя это в формулу второго закона Ньютона, получаем:

$ma = 0$

Так как масса автомобиля $\text{m}$ не равна нулю, то его ускорение $\text{a}$ должно быть равно нулю ($a=0$).

Какое движение совершает автомобиль?

Ускорение характеризует изменение скорости тела. Если ускорение равно нулю, это означает, что скорость тела не изменяется ($v = \text{const}$). Поскольку в условии сказано, что автомобиль уже движется, он будет продолжать свое движение с постоянной скоростью по прямой. Такое движение называется равномерным прямолинейным.

Ответ: Автомобиль совершает равномерное прямолинейное движение (движется с постоянной скоростью).

Как в данном случае проявляется закон инерции?

Закон инерции (первый закон Ньютона) утверждает, что тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если действие на него со стороны других тел скомпенсировано (то есть равнодействующая всех сил равна нулю).

В рассматриваемом случае сила тяги двигателя полностью компенсирует силу трения. Равнодействующая сил, действующих на автомобиль в горизонтальном направлении, равна нулю. В результате, согласно закону инерции, автомобиль не изменяет свою скорость, а продолжает двигаться равномерно и прямолинейно. Таким образом, автомобиль движется по инерции.

Ответ: Закон инерции проявляется в том, что при компенсации внешних сил (сила тяги уравновешивает силу трения) автомобиль сохраняет свою скорость постоянной и движется равномерно и прямолинейно.