Номер 4, страница 77 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Параграф 15. Центростремительное ускорение - номер 4, страница 77.

Условие.

4. Какие силы могут являться причиной возникновения центростремительного ускорения?

Решение.

Согласно второму закону Ньютона ($ \vec{F} = m\vec{a} $), причиной любого ускорения является сила. Центростремительное ускорение — это составляющая ускорения, отвечающая за изменение направления вектора скорости тела при криволинейном движении. Оно всегда направлено к центру кривизны траектории. Следовательно, причиной возникновения центростремительного ускорения является результирующая всех действующих на тело сил, направленная к центру окружности (или центру кривизны траектории). Эту результирующую силу называют центростремительной силой.

Важно понимать, что центростремительная сила — это не какой-то новый, отдельный вид силы, а функциональная роль, которую могут выполнять различные по своей природе физические силы или их равнодействующая. В зависимости от конкретной ситуации, причиной центростремительного ускорения могут быть следующие силы:

Сила всемирного тяготения. При движении планет вокруг Солнца или искусственных спутников вокруг Земли именно гравитационная сила притяжения удерживает их на орбитах, сообщая им центростремительное ускорение.

Сила натяжения. Когда тело, привязанное к нити или тросу, вращается по окружности, роль центростремительной силы выполняет сила натяжения.

Сила трения. Автомобиль при повороте на горизонтальной дороге движется по дуге окружности благодаря силе трения покоя между шинами и дорожным покрытием, которая направлена к центру поворота.

Сила упругости (или сила нормальной реакции опоры). При движении вагончика на американских горках по "мертвой петле" центростремительное ускорение создается результирующей силы тяжести и силы нормальной реакции опоры. Для мотоциклиста на "стене смерти" центростремительную силу создает сила нормальной реакции стены.

Электромагнитные силы. Например, заряженная частица, движущаяся в магнитном поле, испытывает действие силы Лоренца, которая может заставить ее двигаться по окружности, играя роль центростремительной силы. В планетарной модели атома центростремительной силой для электрона является кулоновская сила притяжения к ядру.

Таким образом, любая сила или равнодействующая нескольких сил, направленная перпендикулярно скорости тела к центру кривизны его траектории, является причиной возникновения центростремительного ускорения.

Ответ: Причиной возникновения центростремительного ускорения является результирующая сила (называемая центростремительной), направленная к центру окружности, по которой движется тело. В роли этой силы могут выступать силы различной физической природы: сила всемирного тяготения, сила натяжения нити, сила трения, сила упругости (сила нормальной реакции опоры), электромагнитные силы (сила Лоренца, кулоновская сила) и другие.