Номер 1, страница 79 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. На столе в купе поезда лежит книга. Изобразите силу трения покоя, действующую на книгу, в следующих случаях:

а) поезд разгоняется;

б) поезд движется на прямолинейном участке пути равномерно;

в) поезд тормозит.

Сила трения покоя возникает между соприкасающимися поверхностями и препятствует их относительному движению. Когда книга лежит на столе в поезде, эта сила обеспечивает книге такое же ускорение, какое есть у поезда, и не дает ей скользить по столу. Рассмотрим каждый случай в инерциальной системе отсчета, связанной с землей.

а) поезд разгоняется;

Когда поезд разгоняется, он движется с ускорением $\vec{a}$, направленным в сторону движения. Согласно второму закону Ньютона, $\vec{F}_{рез} = m \cdot \vec{a}$, для того чтобы книга двигалась вместе с поездом (т.е. с тем же ускорением), на нее должна действовать результирующая сила, направленная в ту же сторону. Единственной силой, которая может сообщить книге это ускорение в горизонтальном направлении, является сила трения покоя $\vec{F}_{тр}$ со стороны стола. Следовательно, вектор силы трения покоя $\vec{F}_{тр}$ сонаправлен с вектором ускорения $\vec{a}$.

Изображение сил (поезд движется и разгоняется вправо):

Ответ: Сила трения покоя направлена по ходу движения поезда (в сторону ускорения).

б) поезд движется на прямолинейном участке пути равномерно;

При равномерном прямолинейном движении скорость поезда постоянна ($\vec{v} = \text{const}$), а его ускорение равно нулю ($\vec{a} = 0$). Согласно второму закону Ньютона, если ускорение тела равно нулю, то и равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также равна нулю ($\vec{F}_{рез} = 0$). Поскольку на книгу не действуют никакие горизонтальные силы, которые стремились бы сдвинуть ее относительно стола, то и сила трения покоя, которая могла бы им противодействовать, не возникает. Таким образом, сила трения покоя в этом случае равна нулю.

Изображение сил (поезд движется вправо с постоянной скоростью):

Ответ: Сила трения покоя равна нулю.

в) поезд тормозит.

При торможении поезд движется с отрицательным ускорением (замедлением), то есть вектор ускорения $\vec{a}$ направлен в сторону, противоположную вектору скорости $\vec{v}$. Чтобы книга замедлялась вместе с поездом, а не продолжала по инерции скользить вперед, на нее должна действовать сила, направленная против движения. Эта сила — сила трения покоя $\vec{F}_{тр}$, и она сообщает книге необходимое для торможения ускорение. Следовательно, вектор силы трения покоя $\vec{F}_{тр}$ направлен против движения поезда.

Изображение сил (поезд движется вправо, но тормозит):

Ответ: Сила трения покоя направлена в сторону, противоположную движению поезда (в сторону ускорения).