Номер 2, страница 14 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 2. Законы Ньютона. Вариант 3 - номер 2, страница 14.

Условие.

2. Чему равна равнодействующая всех сил, действующих на мяч?

Решение.

Дано:

Некое тело — мяч.

Найти:

Равнодействующую всех сил, действующих на мяч — $ \vec{F}_{равн} $.

Решение:

Равнодействующая сила $ \vec{F}_{равн} $ — это векторная сумма всех сил, приложенных к телу. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила определяет ускорение $ \vec{a} $ тела массой $ m $:

$ \vec{F}_{равн} = m \cdot \vec{a} $

Величина и направление равнодействующей силы зависят от того, в каком состоянии движения находится мяч. Поскольку в условии задачи это состояние не уточнено, рассмотрим основные случаи.

Случай 1: Мяч находится в состоянии покоя или движется прямолинейно с постоянной скоростью.

В этом случае, по определению, ускорение мяча равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Подставив это значение в формулу второго закона Ньютона, получаем:

$ \vec{F}_{равн} = m \cdot 0 = 0 $

Это означает, что все силы, действующие на мяч, скомпенсированы (уравновешивают друг друга). Например, для мяча, лежащего на столе, сила тяжести, направленная вниз, уравновешивается силой нормальной реакции опоры, направленной вверх.

Случай 2: Мяч движется с ускорением.

Если мяч начинает движение, останавливается, меняет скорость или направление движения, он движется с ненулевым ускорением ($ \vec{a} \neq 0 $). В этом случае равнодействующая сила не равна нулю и вычисляется по формуле $ \vec{F}_{равн} = m \cdot \vec{a} $.

Например, для мяча, который свободно падает (влиянием воздуха можно пренебречь), единственной действующей силой является сила тяжести $ \vec{F}_{тяж} = m\vec{g} $. Следовательно, равнодействующая сила равна силе тяжести, и она сообщает мячу ускорение свободного падения $ \vec{g} $.

$ \vec{F}_{равн} = m\vec{g} $

Ответ:

Равнодействующая всех сил, действующих на мяч, равна нулю, если мяч покоится или движется равномерно и прямолинейно. Если мяч движется с ускорением $ \vec{a} $, то равнодействующая сила равна произведению массы мяча $ m $ на его ускорение: $ \vec{F}_{равн} = m \cdot \vec{a} $.