Номер 19, страница 37, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава I. Кинематика. Параграф 3. Прямолинейное равноускоренное движение - номер 19, страница 37.

Условие.

19. Приведите пример движения, при котором скорость тела в некоторый момент равна нулю, а его ускорение не равно нулю.

Решение.

19. Решение

Примером движения, при котором скорость тела в некоторый момент равна нулю, а его ускорение не равно нулю, может служить движение тела, брошенного вертикально вверх.

Когда тело движется вверх, его скорость постепенно уменьшается под действием силы тяжести. В самой верхней точке траектории тело на мгновение останавливается, чтобы изменить направление своего движения на противоположное. В этот момент его мгновенная скорость равна нулю ($v = 0$).

Однако в этот же самый момент на тело продолжает действовать сила тяжести, которая сообщает ему постоянное ускорение – ускорение свободного падения $\text{g}$ (приблизительно $9.8 \, м/с^2$). Это ускорение направлено вертикально вниз на протяжении всего полета (если пренебречь сопротивлением воздуха). Именно наличие этого ненулевого ускорения приводит к тому, что тело, остановившись, начинает движение вниз.

Таким образом, в верхней точке траектории полета условия задачи полностью выполняются: скорость тела равна нулю ($v=0$), а его ускорение не равно нулю ($a=g \neq 0$).

Математически, если направить ось $\text{Y}$ вертикально вверх, то зависимость скорости от времени для такого движения описывается уравнением $v(t) = v_0 - gt$, где $v_0$ – начальная скорость. Ускорение при этом постоянно и равно $a = -g$. В момент времени подъема $t_{подъема} = v_0/g$ скорость обращается в ноль: $v(t_{подъема}) = v_0 - g(v_0/g) = 0$. При этом ускорение в этот момент, как и в любой другой, равно $a(t_{подъема}) = -g$, что не равно нулю.

Другим подобным примером является гармоническое колебание, например, движение груза на пружине. В крайних точках траектории, где происходит смена направления движения, скорость груза на мгновение становится равной нулю. Однако в этих точках деформация пружины максимальна, следовательно, максимальна и возвращающая сила упругости, которая, по второму закону Ньютона, сообщает телу максимальное по модулю ускорение.

Ответ: Движение тела, брошенного вертикально вверх. В наивысшей точке своей траектории тело на мгновение останавливается (его скорость равна нулю), но на него по-прежнему действует сила тяжести, сообщающая ему не равное нулю ускорение свободного падения $\text{g}$.