Номер 1, страница 62 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

1. Пользуясь рисунками 35—37, расскажите, как проводились изображённые на них опыты и какие выводы были сделаны на основании полученных результатов.

Пользуясь рисунками 35–37, расскажите, как проводились изображенные на них опыты и какие выводы были сделаны на основании полученных результатов.

Поскольку сами рисунки 35–37 отсутствуют, ниже описаны стандартные опыты, которые иллюстрируют третий закон Ньютона и, вероятнее всего, были на них изображены.

Опыт 1: Взаимодействие двух тележек (возможно, рисунок 35).

Проведение опыта: На гладкую горизонтальную поверхность (например, рельсы) ставят две тележки. На одной из тележек закрепляют упругую пружину или пластину в сжатом состоянии, удерживаемую нитью. Когда нить пережигают, пружина распрямляется и расталкивает обе тележки.

Наблюдения и выводы: Если массы тележек одинаковы ($m_1 = m_2$), то они разъезжаются в противоположные стороны с равными по модулю скоростями ($|\vec{v}_1| = |\vec{v}_2|$). Это означает, что их ускорения в момент взаимодействия также равны по модулю и противоположны по направлению ($\vec{a}_1 = -\vec{a}_2$). Согласно второму закону Ньютона ($ \vec{F} = m\vec{a} $), силы, действующие на тележки, равны по модулю и противоположны по направлению: $\vec{F}_1 = -\vec{F}_2$.

Опыт 2: Взаимодействие тележек разной массы (возможно, рисунок 36).

Проведение опыта: Опыт повторяется, но с тележками разной массы, например, $m_2 > m_1$.

Наблюдения и выводы: После взаимодействия тележки также разъезжаются в противоположные стороны, но легкая тележка ($m_1$) приобретает большую по модулю скорость, чем тяжелая ($m_2$). Измерения показывают, что отношение модулей скоростей (и, соответственно, ускорений) обратно пропорционально отношению масс: $v_1/v_2 = a_1/a_2 = m_2/m_1$. Из этого соотношения следует, что $m_1a_1 = m_2a_2$. Учитывая, что ускорения направлены в противоположные стороны, в векторной форме это записывается как $m_1\vec{a}_1 = -m_2\vec{a}_2$. Так как сила, действующая на первое тело, $\vec{F}_1 = m_1\vec{a}_1$, а на второе — $\vec{F}_2 = m_2\vec{a}_2$, то мы снова приходим к выводу, что $\vec{F}_1 = -\vec{F}_2$. Таким образом, силы взаимодействия тел равны по модулю и противоположны по направлению, независимо от их масс.

Опыт 3: Взаимодействие динамометров (возможно, рисунок 37).

Проведение опыта: Два пружинных динамометра сцепляют крючками. Можно закрепить один из них, а за другой тянуть. Или два человека могут тянуть за динамометры в противоположные стороны.

Наблюдения и выводы: В любой момент времени оба динамометра показывают одинаковое значение силы. Этот опыт напрямую демонстрирует, что сила, с которой первый динамометр действует на второй (сила действия), равна по модулю силе, с которой второй динамометр действует на первый (сила противодействия).

Общий вывод по опытам: Все эти эксперименты показывают, что при взаимодействии двух тел возникают две силы, которые приложены к разным телам. Эти силы всегда равны по величине и направлены в противоположные стороны. Этот фундаментальный принцип природы и лег в основу третьего закона Ньютона.

Ответ: В серии опытов (с взаимодействующими тележками или динамометрами) было установлено, что при взаимодействии двух тел силы, с которыми они действуют друг на друга, всегда равны по модулю и направлены в противоположные стороны. Например, при расталкивании двух тележек разной массы отношение их ускорений обратно пропорционально отношению масс, что доказывает равенство модулей сил взаимодействия. Два сцепленных динамометра, которые растягивают в разные стороны, показывают одинаковые показания, что также демонстрирует равенство сил действия и противодействия. На основании этих результатов был сформулирован третий закон Ньютона.

2. Сформулируйте третий закон Ньютона.

Третий закон Ньютона формулируется следующим образом: тела действуют друг на друга с силами, равными по модулю и противоположными по направлению.

Математически этот закон можно записать в виде формулы:

$\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$

где $\vec{F}_{12}$ — это сила, действующая на первое тело со стороны второго, а $\vec{F}_{21}$ — сила, действующая на второе тело со стороны первого.

Важно отметить следующие особенности сил, описываемых третьим законом Ньютона. Во-первых, они всегда возникают парами: не существует силы действия без равной и противоположно направленной силы противодействия. Во-вторых, они имеют одну и ту же физическую природу (например, обе силы гравитационные, или обе — упругости, или обе — электрические). В-третьих, они приложены к разным телам, поэтому они никогда не уравновешивают (не компенсируют) друг друга. Каждая из этих сил вызывает или стремится вызвать ускорение того тела, к которому она приложена, согласно второму закону Ньютона.

Ответ: Третий закон Ньютона: силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю (по величине) и противоположны по направлению. В виде формулы: $\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$.