Номер 10.4, страница 47 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

Задача 10.4. При торможении автомобиль под действием силы трения движется равноускоренно до остановки. Действует ли при этом по третьему закону Ньютона сила трения со стороны автомобиля на землю? Если действует, в чём проявляется результат её действия?

Действует ли при этом по третьему закону Ньютона сила трения со стороны автомобиля на землю?

Да, такая сила действует. Согласно третьему закону Ньютона, силы взаимодействия между двумя телами всегда равны по модулю и противоположны по направлению. Если одно тело (Земля) действует на другое (автомобиль) с некоторой силой, то второе тело (автомобиль) обязательно действует на первое (Землю) с точно такой же по величине, но противоположно направленной силой.

В данном случае сила трения, действующая со стороны дороги (Земли) на колёса автомобиля, заставляет его замедляться. Эту силу можно обозначить как $\vec{F}_{Земля \to авто}$. Она направлена против движения автомобиля. По третьему закону Ньютона, автомобиль, в свою очередь, действует на Землю с силой $\vec{F}_{авто \to Земля}$. Эта сила является силой трения, приложенной к Земле, и удовлетворяет соотношению $\vec{F}_{авто \to Земля} = - \vec{F}_{Земля \to авто}$. Следовательно, она равна по модулю тормозящей силе и направлена в противоположную сторону, то есть по направлению первоначального движения автомобиля.

Ответ: Да, действует. Сила трения со стороны автомобиля на Землю направлена в сторону движения автомобиля.

Если действует, в чём проявляется результат её действия?

Согласно второму закону Ньютона ($F=ma$), любая нескомпенсированная сила, приложенная к телу, сообщает ему ускорение. Сила трения со стороны автомобиля $\vec{F}_{авто \to Земля}$ приложена к Земле. Следовательно, эта сила сообщает планете Земля ускорение $\vec{a}_{Земли}$.

Величина этого ускорения определяется по формуле $\vec{a}_{Земли} = \frac{\vec{F}_{авто \to Земля}}{M_{Земли}}$, где $M_{Земли}$ — масса Земли. В то же время, тормозящая сила $\vec{F}_{Земля \to авто}$ сообщает автомобилю ускорение (замедление) $\vec{a}_{авто} = \frac{\vec{F}_{Земля \to авто}}{m_{авто}}$, где $m_{авто}$ — масса автомобиля.

Так как модули сил равны ($F_{авто \to Земля} = F_{Земля \to авто}$), а масса Земли ($M_{Земли} \approx 6 \cdot 10^{24}$ кг) неизмеримо больше массы автомобиля ($m_{авто} \sim 10^3$ кг), то ускорение, получаемое Землёй, оказывается ничтожно малым. Оно во столько же раз меньше ускорения автомобиля, во сколько раз масса Земли больше массы автомобиля. Такое ускорение невозможно зафиксировать существующими приборами.

Тем не менее, теоретически, эта сила вызывает крайне незначительное изменение в движении Земли (как в её вращении, так и в движении по орбите).

Ответ: Результатом действия этой силы является сообщение Земле ничтожно малого ускорения в направлении движения автомобиля. Из-за огромной массы Земли это ускорение практически равно нулю и незаметно на практике.