Номер 4, страница 46 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

4. Почему не могут уравновешивать друг друга действия сил, возникающих по третьему закону Ньютона?

4. Силы, возникающие в соответствии с третьим законом Ньютона, не могут уравновешивать друг друга, потому что они приложены к разным телам.

Третий закон Ньютона утверждает, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, всегда равны по модулю и противоположны по направлению. Математически это записывается как $ \vec{F}_{12} = - \vec{F}_{21} $, где $ \vec{F}_{12} $ — это сила, действующая на тело 1 со стороны тела 2, а $ \vec{F}_{21} $ — сила, действующая на тело 2 со стороны тела 1.

Ключевым аспектом здесь является то, что сила $ \vec{F}_{12} $ приложена к первому телу, а сила $ \vec{F}_{21} $ — ко второму. Для того чтобы силы уравновешивали друг друга (то есть их действие компенсировалось), они должны быть приложены к одному и тому же телу, и их векторная сумма должна быть равна нулю. Поскольку силы действия и противодействия по определению приложены к разным взаимодействующим телам, они не могут входить в уравнение сил для одного тела и, следовательно, не могут скомпенсировать друг друга.

Рассмотрим простой пример: книга лежит на столе. На саму книгу действуют две силы: сила тяжести $ \vec{F}_{т} $ (притяжение со стороны Земли), направленная вниз, и сила нормальной реакции опоры $ \vec{F}_{N} $ (сила со стороны стола), направленная вверх. Эти две силы приложены к одному телу — книге. Так как книга находится в покое, эти силы равны по модулю и противоположны по направлению, то есть они уравновешивают друг друга.

Теперь посмотрим на эту же ситуацию с точки зрения третьего закона Ньютона:

1. Пара сил "Земля-книга": Земля притягивает книгу с силой $ \vec{F}_{т} $. По третьему закону Ньютона, книга притягивает Землю с силой $ \vec{F'}_{т} $, которая равна по модулю и противоположна по направлению силе $ \vec{F}_{т} $. Сила $ \vec{F}_{т} $ приложена к книге, а сила $ \vec{F'}_{т} $ — к Земле. Они не могут уравновесить друг друга.

2. Пара сил "Стол-книга": Стол действует на книгу с силой $ \vec{F}_{N} $. По третьему закону Ньютона, книга давит на стол с силой $ \vec{P} $ (вес книги), которая равна по модулю и противоположна по направлению силе $ \vec{F}_{N} $. Сила $ \vec{F}_{N} $ приложена к книге, а сила $ \vec{P} $ — к столу. Они также не могут уравновесить друг друга.

Таким образом, силы действия и противодействия всегда возникают парами, характеризуют взаимодействие двух тел и приложены к разным телам.

Ответ: Силы, возникающие по третьему закону Ньютона, не могут уравновешивать друг друга, так как они приложены к разным взаимодействующим телам, в то время как для равновесия необходимо, чтобы силы были приложены к одному и тому же телу.