Номер 136, страница 27 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Второй закон Ньютона - номер 136, страница 27.

Условие.

136. а) На рисунке 36, а показано, в каком направлении на шар действует сила ($\vec{F}$). Можно ли указать, куда движется шар? Почему? б) На рисунке 36, б показан вектор ускорения шара ($\vec{a}$); движение замедленное. Укажите, как направлены векторы силы и скорости. в) Как движется шар, если векторная сумма действующих на него сил равна нулю? Рис. 36

Решение.

а) Нет, однозначно указать, куда движется шар, нельзя. Согласно второму закону Ньютона, сила $ \vec{F} $ определяет направление ускорения $ \vec{a} $ тела ($ \vec{F} = m\vec{a} $), то есть направление изменения его скорости, а не саму скорость $ \vec{v} $. Направление движения шара определяется вектором его скорости. Возможны различные случаи:

• Если шар покоился, он начнет двигаться вправо.
• Если шар уже двигался вправо, он будет двигаться вправо с возрастающей скоростью (ускоренно).
• Если шар двигался влево, он будет двигаться влево с убывающей скоростью (замедленно), может остановиться и начать двигаться вправо.
• Если шар двигался в любом другом направлении (например, вверх или вниз), его траектория будет искривляться вправо.

Таким образом, зная только направление силы, определить направление движения невозможно без информации о начальной скорости.

Ответ: Нет, указать, куда движется шар, нельзя, так как сила определяет направление ускорения, а не скорости. Направление движения зависит от начальной скорости шара.

б) Согласно второму закону Ньютона ($ \vec{F} = m\vec{a} $), вектор силы $ \vec{F} $ всегда сонаправлен вектору ускорения $ \vec{a} $. В данном случае вектор ускорения $ \vec{a} $ направлен влево, следовательно, и вектор силы $ \vec{F} $ направлен влево.

Движение является замедленным, когда вектор скорости $ \vec{v} $ направлен в сторону, противоположную вектору ускорения $ \vec{a} $. Поскольку ускорение направлено влево, вектор скорости шара направлен вправо.

Ответ: Вектор силы направлен влево, а вектор скорости направлен вправо.

в) Этот случай описывается первым законом Ньютона (законом инерции). Если векторная сумма всех действующих на шар сил равна нулю ($ \sum \vec{F} = 0 $), то его ускорение также равно нулю ($ \vec{a} = 0 $). Нулевое ускорение означает, что скорость тела остается постоянной ($ \vec{v} = \text{const} $). Это возможно в двух случаях:

1. Тело покоится ($ \vec{v} = 0 $).
2. Тело движется прямолинейно и равномерно (с постоянной по модулю и направлению скоростью, $ \vec{v} = \text{const} \neq 0 $).

Ответ: Шар либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно и равномерно.