Номер 147, страница 29 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Второй закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 147, страница 29.

147. Парашютист весом $800 \, \text{Н}$ спускается с раскрытым парашютом. Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста? Чему равна равнодействующая сила в этом случае? Решите задачу графически.

Дано:

Вес парашютиста $P = 800$ Н

Движение равномерное, $v = \text{const}$

Найти:

$F_{сопр}$ — сила сопротивления воздуха

$F_{равн}$ — равнодействующая сила

Решение

Чему равна равнодействующая сила в этом случае?

В задаче указано, что движение парашютиста равномерное. Это означает, что его скорость постоянна ($v = \text{const}$), а ускорение равно нулю ($a = 0$). Согласно первому закону Ньютона, если тело движется равномерно и прямолинейно, то векторная сумма всех действующих на него сил равна нулю. Эта векторная сумма и является равнодействующей силой.

Таким образом, равнодействующая сила $F_{равн}$, приложенная к парашютисту, равна нулю.

Ответ: Равнодействующая сила равна 0 Н.

Чему равна сила сопротивления воздуха при равномерном движении парашютиста?

На парашютиста в полете действуют две основные силы: сила тяжести $\vec{P}$, направленная вертикально вниз, и сила сопротивления воздуха $\vec{F}_{сопр}$, направленная вертикально вверх, против движения. Так как равнодействующая сила равна нулю, то векторная сумма этих сил также равна нулю:

$\vec{F}_{равн} = \vec{P} + \vec{F}_{сопр} = 0$

Это равенство означает, что силы $\vec{P}$ и $\vec{F}_{сопр}$ равны по модулю и противоположны по направлению. Выберем ось OY, направленную вертикально вниз. Тогда проекция силы тяжести на эту ось будет $P$, а проекция силы сопротивления — $-F_{сопр}$. Уравнение в проекциях будет выглядеть так:

$P - F_{сопр} = 0$

Отсюда находим модуль силы сопротивления воздуха:

$F_{сопр} = P = 800$ Н

Ответ: Сила сопротивления воздуха равна 800 Н.

Решите задачу графически.

Для графического решения задачи изобразим парашютиста как материальную точку. Из этой точки нарисуем два вектора, представляющие действующие на него силы:

1. Вектор силы тяжести $\vec{P}$ направлен вертикально вниз. Его длина в выбранном масштабе соответствует 800 Н.

2. Вектор силы сопротивления воздуха $\vec{F}_{сопр}$ направлен вертикально вверх.

Поскольку равнодействующая сила равна нулю, это означает, что векторная сумма сил $\vec{P}$ и $\vec{F}_{сопр}$ равна нулю. Графически это означает, что вектор $\vec{F}_{сопр}$ должен быть равен по длине (модулю) вектору $\vec{P}$ и направлен в противоположную сторону. Если приложить начало второго вектора к концу первого, то конец второго вектора совпадет с началом первого, что и означает нулевую сумму векторов.

Ответ: Графически силы изображаются двумя одинаковыми по длине и противоположно направленными векторами, приложенными к одной точке. Вектор силы тяжести направлен вниз, а вектор силы сопротивления воздуха — вверх.