Номер 4, страница 65 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава II. Динамика. Проверим свои знания по теме главы II - номер 4, страница 65.

Условие.

4. Корабль равномерно движется в восточном направлении. Что можно сказать о действующих на корабль силах?

1) сила тяжести уравновешена силой тяги винтов

2) сила сопротивления воды равна силе Архимеда

3) сила Архимеда больше силы тяжести

4) равнодействующая всех сил, действующих на корабль, равна нулю

Решение.

Решение

Согласно условию задачи, корабль движется равномерно. Равномерное движение означает, что скорость корабля постоянна по величине и направлению ($v = \text{const}$).

Согласно первому закону Ньютона, если тело движется прямолинейно и равномерно, то векторная сумма всех действующих на него сил равна нулю. Это также следует из второго закона Ньютона: $\vec{F}_{\text{равн}} = m\vec{a}$. Так как движение равномерное, ускорение $\vec{a} = 0$. Следовательно, равнодействующая всех сил, действующих на корабль, равна нулю: $\vec{F}_{\text{равн}} = 0$.

Рассмотрим все предложенные варианты ответа:

1) сила тяжести уравновешена силой тяги винтов

Сила тяжести ($F_т$) направлена вертикально вниз, а сила тяги винтов ($F_{тяги}$) направлена горизонтально (в восточном направлении). Эти силы перпендикулярны друг другу и не могут уравновешивать друг друга. Сила тяжести уравновешивается силой Архимеда. Следовательно, это утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

2) сила сопротивления воды равна силе Архимеда

Сила сопротивления воды ($F_{сопр}$) направлена горизонтально, против движения (в западном направлении). Сила Архимеда ($F_A$) направлена вертикально вверх. Эти силы перпендикулярны друг другу и не могут быть равны в рамках условия равновесия. Сила сопротивления воды уравновешивается силой тяги винтов. Следовательно, это утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

3) сила Архимеда больше силы тяжести

Если бы сила Архимеда была больше силы тяжести, то равнодействующая вертикальных сил была бы направлена вверх, и корабль ускорялся бы в вертикальном направлении. Это противоречит условию равномерного движения (корабль не взлетает и не тонет). При равномерном движении по воде вертикальные силы скомпенсированы, то есть сила Архимеда равна силе тяжести ($F_A = F_т$). Следовательно, это утверждение неверно.

Ответ: Неверно.

4) равнодействующая всех сил, действующих на корабль, равна нулю

Как было показано выше, условие равномерного движения ($v = \text{const}$) означает, что ускорение равно нулю ($a=0$). По второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил равна произведению массы на ускорение. Таким образом, если ускорение равно нулю, то и равнодействующая всех сил равна нулю. Это означает, что все силы, действующие на корабль (сила тяжести, сила Архимеда, сила тяги винтов и сила сопротивления воды), скомпенсированы. Это утверждение верно.

Ответ: Верно.