Номер 9, страница 69, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 7. Второй закон Ньютона - номер 9, страница 69.

Условие.

9. Как направлена равнодействующая сил, приложенных к телу, которое равномерно движется по окружности?

Решение.

Решение

При равномерном движении тела по окружности его скорость по модулю (т.е. путевая скорость) остаётся постоянной, однако направление вектора скорости непрерывно изменяется в каждой точке траектории.

Согласно второму закону Ньютона, причиной изменения скорости (то есть причиной ускорения) является сила. Векторная запись второго закона Ньютона выглядит так: $ \vec{F}_{равн} = m\vec{a} $, где $ \vec{F}_{равн} $ — это равнодействующая всех сил, приложенных к телу, $\text{m}$ — масса тела, а $ \vec{a} $ — его ускорение. Из этой формулы следует, что вектор равнодействующей силы всегда имеет то же направление, что и вектор ускорения.

Поскольку при движении по окружности направление вектора скорости постоянно меняется, такое движение всегда является ускоренным, даже если оно равномерное. Ускорение, которое характеризует изменение направления скорости, называется центростремительным (или нормальным) ускорением. Вектор центростремительного ускорения $ \vec{a}_ц $ в любой точке траектории направлен перпендикулярно вектору мгновенной скорости, по радиусу к центру окружности.

Так как равнодействующая сила $\vec{F}_{равн}$ сонаправлена с ускорением $\vec{a}$, а при равномерном движении по окружности ускорение является центростремительным и направлено к центру окружности, то и равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также будет направлена к центру этой окружности. Эта сила удерживает тело на круговой траектории, не давая ему двигаться прямолинейно.

Ответ: Равнодействующая сил, приложенных к телу, которое равномерно движется по окружности, в любой момент времени направлена по радиусу к центру окружности.