Номер 2, страница 124, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Основы динамики. Параграф 28. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 2, страница 124.

Условие.

• Законы Ньютона и спорт.

Решение.

Законы Ньютона и спорт.

Законы движения Ньютона, сформулированные Исааком Ньютоном, являются фундаментальными принципами классической механики. Они описывают взаимосвязь между телом, действующими на него силами и его движением в ответ на эти силы. Эти законы находят широкое применение в спорте, объясняя движения атлетов и спортивного инвентаря.

Первый закон Ньютона (закон инерции)

Этот закон гласит, что всякое тело продолжает удерживаться в своём состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменить это состояние. В спорте это означает, что объект (мяч, шайба, спортсмен) будет сохранять свое текущее состояние движения, пока на него не подействует внешняя несбалансированная сила.

Примеры в спорте:

• Футбол: Футбольный мяч, установленный для пробития пенальти, будет оставаться в покое, пока нападающий не ударит по нему. После удара мяч будет двигаться в заданном направлении, пока на него не подействуют силы трения о воздух, трения о газон и сила тяжести.
• Кёрлинг: Камень для кёрлинга, запущенный по льду, скользит по прямой с почти постоянной скоростью. Он замедляется и останавливается в основном из-за силы трения со льдом.
• Хоккей: Шайба, скользящая по гладкому льду, будет двигаться с постоянной скоростью, пока ее не остановит клюшка игрока, борт или сетка ворот.

Второй закон Ньютона (закон ускорения)

Этот закон устанавливает, что ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, и обратно пропорционально его массе. Математически это выражается формулой: $F = ma$, где F – сила, m – масса, а a – ускорение.

Примеры в спорте:

• Теннис: Чтобы придать теннисному мячу максимальное ускорение при подаче, игрок должен приложить к нему максимальную силу с помощью ракетки. Чем сильнее удар, тем быстрее полетит мяч.
• Толкание ядра: Спортсмен прикладывает огромную силу к тяжелому ядру, чтобы придать ему необходимое ускорение для максимальной дальности полета. Поскольку масса ядра (m) велика, для достижения заметного ускорения (a) требуется большая сила (F).
• Спринтерский бег: Спринтер с большей массой должен приложить большую силу к земле, чтобы достичь того же ускорения, что и более легкий бегун. Сила, которую бегун прикладывает к стартовым колодкам, определяет его начальное ускорение.

Третий закон Ньютона (закон действия и противодействия)

Этот закон гласит, что силы всегда возникают парами. Если одно тело действует на другое с некоторой силой (действие), то второе тело действует на первое с равной по модулю и противоположной по направлению силой (противодействие). Математически это можно выразить как $F_{12} = -F_{21}$.

Примеры в спорте:

• Плавание: Пловец отталкивает воду назад руками и ногами (действие). В ответ вода толкает пловца вперед (противодействие), заставляя его двигаться.
• Прыжки в высоту: Чтобы подпрыгнуть, спортсмен с силой отталкивается от земли (действие). Земля, в свою очередь, толкает спортсмена вверх с равной силой (противодействие), что и позволяет ему совершить прыжок.
• Гребля: Гребец толкает веслом воду назад (действие). Вода толкает весло (и, следовательно, лодку) вперед (противодействие).
• Бокс: Когда боксер наносит удар по груше, его кулак действует на грушу с определенной силой. Одновременно груша действует на кулак с такой же по величине, но противоположно направленной силой. Именно поэтому боксеры используют перчатки для защиты рук.

Ответ: Законы Ньютона лежат в основе механики движений в любом виде спорта. Первый закон (инерция) объясняет, почему для изменения состояния движения объекта (например, мяча) требуется внешняя сила. Второй закон ($F=ma$) показывает, что для большего ускорения (например, более быстрого броска или удара) нужна большая сила, и что масса объекта играет ключевую роль. Третий закон (действие-противодействие) является основой для передвижения спортсменов – бега, прыжков, плавания, гребли, – где отталкивание от опоры или среды создает движущую силу.