Номер 2, страница 23 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел. Самостоятельные работы. СР-20. Динамика криволинейного движения. Вариант 1 - номер 2, страница 23.

Условие.

2. Подвешенный на нити шарик равномерно движется по окружности в горизонтальной плоскости (рис. 30). Какая стрелка указывает направление вектора равнодействующей всех сил, приложенных к шарику.

Рис. 30

Решение.

Решение

На шарик, движущийся по окружности, действуют две силы:

1. Сила тяжести ($ \vec{F}_g $), направленная вертикально вниз. На рисунке это направление совпадает со стрелкой 3.

2. Сила натяжения нити ($ \vec{T} $), направленная вдоль нити к точке подвеса. На рисунке это направление совпадает со стрелкой 1.

Равнодействующая всех сил, приложенных к телу, определяется по второму закону Ньютона: $ \vec{F}_{net} = m\vec{a} $. Вектор равнодействующей силы $ \vec{F}_{net} $ сонаправлен с вектором ускорения $ \vec{a} $.

Поскольку шарик движется равномерно по окружности в горизонтальной плоскости, его движение является движением с постоянной по модулю скоростью, но с изменяющимся направлением вектора скорости. Такое движение происходит с центростремительным (нормальным) ускорением. Вектор центростремительного ускорения $ \vec{a}_c $ всегда направлен к центру окружности, по которой движется тело.

В данном случае траектория шарика — это окружность в горизонтальной плоскости. Центр этой окружности находится на вертикальной оси, проходящей через точку подвеса. Следовательно, ускорение шарика направлено горизонтально к центру этой окружности.

На рисунке этому направлению (горизонтально к центру окружности) соответствует стрелка 2.

Так как вектор равнодействующей силы $ \vec{F}_{net} $ совпадает по направлению с вектором ускорения $ \vec{a} $, то и равнодействующая сила направлена по стрелке 2.

Равнодействующая сила $ \vec{F}_{net} $ является векторной суммой силы тяжести $ \vec{F}_g $ (стрелка 3) и силы натяжения нити $ \vec{T} $ (стрелка 1). Если сложить эти два вектора по правилу параллелограмма, то результирующий вектор будет направлен горизонтально к центру окружности, что и соответствует стрелке 2.

Ответ: Стрелка 2.