Номер 5, страница 114 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава III. Механические колебания и волны. Проверим свои знания по теме главы III - номер 5, страница 114.

Условие.

5. На вращающемся диске лежит монета. Какая сила обеспечивает центростремительное ускорение монеты?

1) сила тяжести

2) сила реакции диска

3) сила трения покоя

4) сила трения качения

Решение.

Решение

Для того чтобы монета двигалась по окружности вместе с диском, на нее должна действовать сила, создающая центростремительное ускорение. Это ускорение направлено к центру окружности, по которой движется монета. Проанализируем силы, действующие на монету, и определим, какая из них выполняет эту роль.

1) сила тяжести

Сила тяжести ($F_{тяж} = mg$) всегда направлена вертикально вниз. Плоскость вращения диска горизонтальна. Следовательно, сила тяжести перпендикулярна направлению центростремительного ускорения и не может его создавать.

2) сила реакции диска

Сила реакции диска (сила нормальной реакции опоры, $\text{N}$) направлена вертикально вверх, перпендикулярно поверхности диска. Она уравновешивает силу тяжести. Как и сила тяжести, она перпендикулярна плоскости вращения и не может создавать центростремительное ускорение.

3) сила трения покоя

Когда монета покоится относительно вращающегося диска, она движется по окружности. Это означает, что ее скорость постоянно меняет направление. Такое изменение скорости (ускорение) требует наличия силы, направленной к центру вращения. Эта сила — сила трения покоя ($F_{тр.п.}$) между монетой и диском. Она препятствует соскальзыванию монеты вовне по инерции и, таким образом, направлена к центру окружности. Именно сила трения покоя является центростремительной силой в данном случае, согласно второму закону Ньютона: $F_{ц} = F_{тр.п.} = m \cdot a_{ц}$.

4) сила трения качения

Сила трения качения возникает, когда объект катится по поверхности. Монета лежит на диске, а не катится, поэтому этот вид силы трения здесь не применим.

Из анализа следует, что единственной силой, обеспечивающей центростремительное ускорение монеты, является сила трения покоя.

Ответ: 3) сила трения покоя.