Номер 5, страница 104 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 2. Динамика. Параграф 16. Динамика равномерного движения материальной точки по окружности. Вопросы - номер 5, страница 104.

Условие.

5. Приведите примеры сил, которые могут обеспечивать телу центростремительное ускорение.

Решение.

Решение

Центростремительное ускорение ($a_ц$) — это компонент ускорения тела, движущегося по криволинейной траектории, направленный к центру кривизны этой траектории. Согласно второму закону Ньютона ($F = ma$), любое ускорение вызывается действием силы. Сила, которая вызывает центростремительное ускорение, называется центростремительной силой ($F_ц$). Эта сила всегда направлена к центру вращения и перпендикулярна вектору мгновенной скорости тела.

Важно понимать, что центростремительная сила — это не какой-то новый, отдельный вид силы в природе. Это равнодействующая всех реальных сил (таких как сила тяжести, трения, натяжения, упругости), приложенных к телу, которая направлена к центру окружности, по которой движется тело. Ниже приведены примеры различных физических сил, которые могут выступать в роли центростремительной силы.

1. Сила всемирного тяготения

При движении планет вокруг Солнца или искусственных спутников вокруг Земли, именно гравитационная сила притяжения удерживает их на орбите. Эта сила всегда направлена к центру массивного тела (Солнца или Земли) и сообщает спутнику или планете необходимое центростремительное ускорение.

2. Сила натяжения нити (или троса)

Когда вы вращаете груз на веревке, центростремительной силой является сила натяжения веревки. Она заставляет груз двигаться по окружности, постоянно "заворачивая" его к центру вращения.

3. Сила трения покоя

Автомобиль, совершающий поворот на горизонтальной дороге, удерживается на дуге окружности благодаря силе трения покоя между шинами и дорожным покрытием. Эта сила направлена к центру поворота и не дает автомобилю соскользнуть с траектории.

4. Сила упругости (или сила реакции опоры)

Когда мотоциклист или велосипедист входит в поворот на наклонном треке (вираже), центростремительное ускорение создается горизонтальной составляющей силы реакции опоры, действующей со стороны трека на колеса. Также, когда вы едете на аттракционе "карусель", сила давления со стороны спинки кресла или стены на ваше тело направлена к центру и является центростремительной.

5. Сила Кулона

В планетарной модели атома отрицательно заряженный электрон вращается вокруг положительно заряженного ядра. Электростатическая сила притяжения (сила Кулона) между электроном и ядром играет роль центростремительной силы, удерживая электрон на орбите.

6. Аэродинамическая сила

Самолет при выполнении поворота (виража) накреняется. При этом подъемная сила крыла, перпендикулярная плоскости крыльев, оказывается направленной под углом к вертикали. Её горизонтальная составляющая направлена к центру поворота и создает центростремительное ускорение, необходимое для изменения направления полета.

Ответ: Силами, которые могут обеспечивать телу центростремительное ускорение, могут быть: сила всемирного тяготения (для планет и спутников), сила натяжения нити (при вращении груза на веревке), сила трения покоя (для автомобиля на повороте), сила упругости или реакции опоры (на виражах или в аттракционах), сила Кулона (для электрона в атоме), аэродинамическая сила (для самолета в вираже) и другие.