Номер 9.5, страница 47 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

IX. Основы динамики - номер 9.5, страница 47.

Условие.

9.5 На стол, стоящий на полу, поставили гирю. Стол сохраняет со-стояние покоя, хотя на него действует вес гири. Не противоречит ли это первому закону Ньютона?

Решение.

Нет, данная ситуация не противоречит первому закону Ньютона.

Первый закон Ньютона (закон инерции) утверждает, что тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если равнодействующая всех приложенных к нему сил равна нулю. Ключевым моментом здесь является именно равнодействующая, то есть векторная сумма всех сил, а не наличие какой-либо одной силы.

В рассматриваемой ситуации на стол действует не только вес гири. Чтобы правильно применить закон Ньютона, необходимо учесть все силы, действующие на стол. Во-первых, это вес гири ($ \vec{P}_{гири} $), направленный вертикально вниз. Во-вторых, это сила тяжести, действующая на сам стол ($ \vec{F}_{т.стола} $), также направленная вертикально вниз. В-третьих, это сила нормальной реакции опоры ($ \vec{N} $), с которой пол действует на ножки стола, и она направлена вертикально вверх.

Стол находится в состоянии покоя именно потому, что эти силы скомпенсированы. Восходящая сила реакции опоры $ \vec{N} $ в точности уравновешивает суммарную нисходящую силу, состоящую из веса гири $ \vec{P}_{гири} $ и силы тяжести стола $ \vec{F}_{т.стола} $. В результате их векторная сумма (равнодействующая) равна нулю: $ \vec{F}_{равн} = \vec{P}_{гири} + \vec{F}_{т.стола} + \vec{N} = 0 $. Поскольку равнодействующая сила равна нулю, стол, в полном соответствии с первым законом Ньютона, и должен сохранять свое состояние покоя. Противоречия нет, а ошибка в исходном предположении заключается в том, что была учтена только одна из всех сил, действующих на стол.

Ответ: Нет, это не противоречит первому закону Ньютона. Для сохранения состояния покоя необходимо, чтобы векторная сумма всех сил, действующих на тело, была равна нулю. На стол, помимо веса гири, действуют также сила тяжести самого стола и сила реакции опоры со стороны пола. Эти силы уравновешивают друг друга, их равнодействующая равна нулю, поэтому стол остается в покое.