Номер 3, страница 13 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-5. Законы Ньютона - номер 3, страница 13.

Условие.

3. Почему человек может поднять шар в руке, хотя он действует на руку человека вниз с такой же силой, с какой рука действует на шар вверх?

Решение.

3. Почему человек может поднять шар в руке, хотя он действует на руку человека вниз с такой же силой, с какой рука действует на шар вверх?

Этот вопрос касается третьего закона Ньютона, который гласит, что для каждого действия есть равное по величине и противоположное по направлению противодействие. Сила, с которой рука действует на шар, и сила, с которой шар действует на руку, являются парой "действие-противодействие".

Ключевым моментом для разрешения кажущегося противоречия является то, что эти две силы приложены к разным телам и поэтому не могут уравновесить друг друга.

Рассмотрим силы, действующие на каждый объект отдельно:

1. Силы, действующие на шар. На шар действуют две силы: сила тяжести $F_{тяж} = mg$, направленная вертикально вниз, и сила со стороны руки $F_{руки}$, направленная вертикально вверх. Движение шара определяется равнодействующей (векторной суммой) этих двух сил. Чтобы поднять шар, то есть сообщить ему ускорение, направленное вверх, необходимо, чтобы сила руки была больше силы тяжести: $F_{руки} > F_{тяж}$. В этом случае равнодействующая сила $R = F_{руки} - F_{тяж}$ будет направлена вверх, и шар начнет двигаться с ускорением $a = R/m$.

2. Силы, действующие на руку. На руку, в свою очередь, действует сила со стороны шара $F'_{шара}$, направленная вниз. По третьему закону Ньютона, эта сила равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой рука действует на шар: $|F'_{шара}| = |F_{руки}|$. Однако эта сила приложена к руке, а не к шару, и поэтому она не препятствует движению шара. Человек с помощью мышечных усилий преодолевает эту силу, чтобы удержать и поднять шар.

Таким образом, человек может поднять шар, потому что он создает силу, приложенную к шару, которая больше силы тяжести, действующей на шар. А равная ей по модулю сила противодействия действует на руку человека и не влияет на движение самого шара.

Ответ: Сила действия (рука действует на шар) и сила противодействия (шар действует на руку) приложены к разным телам. Движение шара определяется только силами, приложенными к шару. Чтобы поднять шар, человек прикладывает к нему силу, которая больше силы тяжести шара. Сила противодействия со стороны шара действует на руку человека и не влияет на движение шара.