Номер 4, страница 12 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 2. Законы Ньютона. Вариант 1 - номер 4, страница 12.

Условие.

4. Миша и Саша тянут в противоположные стороны тонкий прочный канат. Миша прикладывает к канату силу, равную по модулю $200 \text{ Н}$. Чему равна сила натяжения каната?

А. $0 \text{ Н}$.

Б. $100 \text{ Н}$.

В. $200 \text{ Н}$.

Г. $400 \text{ Н}$.

Решение.

Дано:

Сила, с которой Миша тянет канат, $F_М = 200 \text{ Н}$

Канат находится в равновесии.

Найти:

Силу натяжения каната $T$.

Решение:

Сила натяжения – это сила, возникающая внутри каната, когда к его концам приложены растягивающие силы. В данном случае Миша и Саша тянут канат в противоположные стороны.

Согласно условию, Миша прикладывает к одному концу каната силу $F_М = 200 \text{ Н}$.

Поскольку канат находится в состоянии покоя (в равновесии), согласно первому закону Ньютона, сумма всех сил, действующих на него, равна нулю. Это означает, что Саша должен тянуть канат с силой $F_С$, равной по модулю и противоположной по направлению силе Миши:

$F_С = F_М = 200 \text{ Н}$.

Сила натяжения $T$ в любой точке каната по определению равна модулю силы, приложенной к любому из его концов. Представим, что мы мысленно разрезали канат. Чтобы удержать части каната в равновесии, к каждому месту разреза нужно приложить силу, равную по модулю $T$. Эта внутренняя сила уравновешивает внешнюю силу, приложенную к соответствующему концу каната.

Таким образом, сила натяжения каната равна силе, с которой тянет каждый из участников:

$T = F_М = F_С = 200 \text{ Н}$.

Важно понимать, что силы, приложенные к разным концам, не складываются для определения натяжения. Ситуация аналогична тому, если бы один конец каната был привязан к неподвижной стене, а Миша тянул бы за другой конец с силой 200 Н. Стена в этом случае оказывала бы противодействие (силу реакции) в 200 Н, и сила натяжения каната также была бы равна 200 Н.

Ответ: В. 200 Н.