Номер 138, страница 27 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Второй закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 138, страница 27.

138. По графику зависимости силы, действующей на тело, от времени (рис. 37) определите, в какие интервалы времени тело двигалось равномерно; равноускоренно; равнозамедленно; покоилось.

Рис. 37

Решение

Для определения характера движения тела воспользуемся вторым законом Ньютона, который связывает силу $F$, действующую на тело, его массу $m$ и ускорение $a$ соотношением $F = m \cdot a$. Поскольку масса тела является постоянной величиной, ускорение тела прямо пропорционально действующей на него силе ($a = F/m$). Это означает, что характер изменения ускорения со временем в точности повторяет характер изменения силы, показанный на графике.
Проанализируем движение тела, исходя из графика зависимости силы от времени $F(t)$. Будем считать, что в начальный момент времени $t=0$ тело покоилось.

равномерно;

Равномерное движение характеризуется постоянной скоростью ($v = \text{const}$), что возможно только при нулевом ускорении ($a=0$). Нулевое ускорение, в свою очередь, означает, что равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю ($F=0$).
На представленном графике сила равна нулю ($F=0$ Н) на участке DE, что соответствует интервалу времени от 6 с до 8 с. Поскольку в предшествующий промежуток времени (0-6 с) на тело действовала ненулевая сила, оно приобрело определенную скорость. Следовательно, в интервале от 6 с до 8 с тело продолжало двигаться по инерции с постоянной скоростью, то есть двигалось равномерно.

Ответ: тело двигалось равномерно в интервале времени от 6 с до 8 с.

равноускоренно;

Равноускоренное движение — это движение с постоянным ускорением ($a = \text{const} \neq 0$), при котором модуль скорости тела увеличивается. Это происходит, когда на тело действует постоянная сила ($F = \text{const} \neq 0$), а векторы силы (и ускорения) и скорости сонаправлены.
На графике видно, что на участке BC, в интервале времени от 2 с до 4 с, сила постоянна и положительна ($F = 2$ Н). Так как тело начало движение из состояния покоя, к моменту времени $t=2$ с его скорость направлена в положительную сторону. Поскольку сила (и ускорение) также положительна, скорость тела на этом участке возрастает.

Ответ: тело двигалось равноускоренно в интервале времени от 2 с до 4 с.

равнозамедленно;

Равнозамедленное движение — это движение с постоянным ускорением ($a = \text{const} \neq 0$), при котором модуль скорости тела уменьшается. Это происходит, когда на тело действует постоянная сила ($F = \text{const} \neq 0$), а векторы силы (и ускорения) и скорости направлены в противоположные стороны.
На участке KL, в интервале времени от 10 с до 12 с, сила постоянна и отрицательна ($F = -2$ Н). Ускорение тела также постоянно и отрицательно. На протяжении времени от 0 до 8 с на тело действовала преимущественно положительная сила, сообщившая ему значительную положительную скорость. Хотя на участке EK (8-10 с) отрицательная сила начала уменьшать скорость, к моменту $t=10$ с она все еще остается положительной. Таким образом, на интервале 10-12 с направление скорости (положительное) противоположно направлению силы и ускорения (отрицательное), что приводит к замедлению движения.

Ответ: тело двигалось равнозамедленно в интервале времени от 10 с до 12 с.

покоилось;

Тело покоится, если его скорость равна нулю в течение некоторого промежутка времени. Для этого необходимо, чтобы равнодействующая сила была равна нулю ($F=0$) и скорость тела в этот момент также была равна нулю. На графике сила равна нулю только на участке DE (6-8 с). Однако к началу этого интервала ($t=6$ с) тело уже имело ненулевую скорость, приобретенную ранее. Поэтому на этом участке тело движется равномерно, а не покоится. Других интервалов, где тело могло бы покоиться, нет.

Ответ: тело не покоилось ни в одном из указанных интервалов времени.