Номер 176, страница 32 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Третий закон Ньютона - номер 176, страница 32.

Условие.

176. Сила тяги, действующая на автомобиль, равна 100 Н, а сила сопротивления движению — 500 Н. Как это согласуется с третьим законом Ньютона?

Решение.

Решение

Данная ситуация не противоречит третьему закону Ньютона, а полностью с ним согласуется. Чтобы понять почему, необходимо вспомнить точную формулировку закона и проанализировать, какие силы упомянуты в задаче.

Третий закон Ньютона гласит, что силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению ($ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $). Ключевым аспектом этого закона является то, что силы действия и противодействия всегда приложены к разным телам. Они никогда не могут компенсировать друг друга, так как действуют на разные объекты.

В условии задачи указаны две силы: сила тяги ($100$ Н) и сила сопротивления ($500$ Н). Обе эти силы действуют на один и тот же объект — автомобиль. Следовательно, они не являются парой "действие-противодействие" в смысле третьего закона Ньютона, и их величины не обязаны быть равны. Это просто две из нескольких внешних сил, приложенных к автомобилю.

Давайте рассмотрим, какие силы на самом деле являются парами "действие-противодействие" для сил из задачи:

1. Сила тяги ($100$ Н). Это сила, с которой дорога толкает ведущие колеса автомобиля вперед. Согласно третьему закону Ньютона, существует равная ей по модулю и противоположная по направлению сила — это сила, с которой колеса автомобиля отталкивают дорогу назад. Она также равна $100$ Н. Пара сил: "дорога-автомобиль" и "автомобиль-дорога".

2. Сила сопротивления ($500$ Н). Это суммарная сила, с которой окружающая среда (воздух, дорожное покрытие) действует на автомобиль, препятствуя его движению. Силой противодействия будет сила, с которой автомобиль действует на окружающую среду. Её модуль также равен $500$ Н. Пара сил: "среда-автомобиль" и "автомобиль-среда".

Таким образом, третий закон Ньютона выполняется для каждой из взаимодействующих пар. А тот факт, что сила тяги, действующая на автомобиль, не равна силе сопротивления, действующей на него же, описывается уже вторым законом Ньютона. Он гласит, что равнодействующая всех сил, приложенных к телу, определяет его ускорение ($ \vec{F}_{равн} = m\vec{a} $). В данном случае равнодействующая сила направлена против движения ($100 \text{ Н} - 500 \text{ Н} = -400 \text{ Н}$), и автомобиль замедляется.

Ответ: Ситуация полностью согласуется с третьим законом Ньютона. Этот закон описывает силы взаимодействия между двумя телами (действие и противодействие), которые всегда равны по модулю и приложены к разным телам. В задаче же сила тяги и сила сопротивления приложены к одному телу — автомобилю, поэтому они не являются парой "действие-противодействие" и не обязаны быть равными.