Номер 1, страница 15 - гдз по физике 9 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 2. Законы Ньютона. Вариант 4 - номер 1, страница 15.

Условие.

Прочитайте текст и ответьте на вопросы.

Очевиден ли второй закон Ньютона?

Второй закон Ньютона может показаться противоречащим здравому смыслу.

Действительно, окружающие явления указывают, казалось бы, на то, что скорость тела должна быть всегда направлена так же, как и действующая на это тело сила. Но при рассмотрении движения тела под действием силы тяжести мы видим, что это не так: например, тело, брошенное вверх, при подъёме движется в направлении, противоположном действующей на него силе.

Из-за чего же возникает это расхождение «здравого смысла» с научным рассмотрением?

Дело в том, что в повседневной практике мы чаще обращаем внимание на те случаи, когда начальная скорость тела равна нулю. А в таких случаях скорость, которую приобретает тело вследствие действия силы, действительно направлена так же, как и эта сила.

Но если тело имеет некоторую начальную скорость, то направление скорости не всегда совпадает с направлением действия силы. Согласно второму закону Ньютона действующая на тело сила определяет не скорость этого тела, а только изменение скорости за ближайший малый промежуток времени. Поэтому скорость тела в определённый момент зависит ещё и от направления начальной скорости тела.

1. Может ли направление скорости тела измениться на противоположное, если на это тело действует постоянная по модулю и направлению сила? Подтвердите свой ответ примером.

Решение.

1. Может ли направление скорости тела измениться на противоположное, если на это тело действует постоянная по модулю и направлению сила? Подтвердите свой ответ примером.

Да, направление скорости тела может измениться на противоположное, если на него действует постоянная по модулю и направлению сила. Такое возможно, когда вектор силы направлен противоположно вектору начальной скорости тела.

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила $\vec{F}$ определяет ускорение тела $\vec{a}$ по формуле $\vec{F} = m\vec{a}$. Если сила постоянна по модулю и направлению, то и ускорение также будет постоянным. Ускорение — это векторная величина, показывающая, как быстро изменяется вектор скорости $\vec{v}$.

Если в начальный момент времени тело имеет скорость $\vec{v_0}$, направленную в одну сторону, а постоянная сила (и сообщаемое ею ускорение $\vec{a}$) направлена в противоположную, то тело будет совершать равнозамедленное движение. Величина его скорости будет уменьшаться, пока не станет равной нулю. В этот момент тело на мгновение остановится, а затем начнет двигаться в обратном направлении (в сторону действия силы), и модуль его скорости будет увеличиваться. Таким образом, направление скорости изменится на противоположное.

Пример:

Классическим примером такого движения является полет тела, брошенного вертикально вверх.

1. В момент броска телу сообщается начальная скорость $\vec{v_0}$, направленная вертикально вверх.

2. На всем протяжении полета (пренебрегая сопротивлением воздуха) на тело действует только одна сила — постоянная по модулю и направлению сила тяжести $\vec{F_т}$, направленная вертикально вниз.

3. Под действием этой силы тело движется с постоянным ускорением свободного падения $\vec{g}$, которое также направлено вниз.

4. Во время подъема векторы скорости и ускорения направлены в противоположные стороны, поэтому тело замедляет свое движение. В верхней точке траектории его скорость на мгновение становится равной нулю.

5. Сразу после этого тело начинает двигаться вниз. Теперь его скорость направлена в ту же сторону, что и ускорение (вниз), и ее модуль возрастает.

В результате направление скорости тела изменилось с «вверх» на «вниз», то есть на противоположное, под действием постоянной силы тяжести.

Ответ: Да, может. Примером служит движение тела, брошенного вертикально вверх, на которое действует постоянная сила тяжести.