Номер 175, страница 32 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Третий закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 175, страница 32.

175. При взвешивании на рычажных весах тело давит на чашу весов с силой $P$. Согласно третьему закону Ньютона, чаша с такой же силой давит на взвешиваемое тело. Почему же нарушается равновесие весов?

Решение

Этот вопрос касается правильного применения третьего закона Ньютона. Ошибка в рассуждении, предложенном в задаче, заключается в том, что силы действия и противодействия, хотя и равны по модулю и противоположны по направлению, приложены к разным телам и поэтому не могут уравновесить друг друга.

Давайте рассмотрим две силы, о которых идет речь:

1. Сила $P$ (вес тела), с которой тело давит на чашу весов. Эта сила приложена к чаше весов.

2. Сила реакции опоры $N$, с которой чаша весов действует на тело. Эта сила приложена к взвешиваемому телу.

Согласно третьему закону Ньютона, эти силы действительно равны по модулю ($P = N$) и противоположны по направлению. Однако для определения движения или состояния равновесия системы (в данном случае — весов), необходимо рассматривать сумму сил, приложенных именно к этой системе.

Равновесие весов определяется силами, которые действуют на них. На одну из чаш весов начинает действовать сила $P$ со стороны тела. Эта сила является внешней по отношению к весам и создает вращающий момент, который и выводит весы из состояния равновесия.

Сила противодействия $N$ приложена к телу, а не к весам. Она уравновешивает силу тяжести, действующую на само тело, в результате чего тело покоится на чаше. Но эта сила $N$ никак не влияет на равновесие весов, так как она к ним не приложена.

Таким образом, пара сил "действие-противодействие" не может скомпенсировать друг друга, потому что они действуют на разные объекты. Равновесие весов нарушается из-за неуравновешенной силы $P$, приложенной к одной из чаш.

Ответ: Равновесие весов нарушается потому, что сила, с которой тело давит на чашу, и сила, с которой чаша давит на тело, приложены к разным телам (к чаше весов и к самому телу соответственно). Для анализа состояния весов нужно учитывать только силы, приложенные к весам. Сила $P$ является такой силой и, будучи не скомпенсированной на другой чаше, нарушает равновесие. Сила противодействия, приложенная к взвешиваемому телу, не может скомпенсировать действие силы $P$ на весы.