Номер 1, страница 92 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 19. § 19. Сила трения. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 1, страница 92.

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.

Для решения этой задачи воспользуемся понятием инерции. Инерция — это свойство тела сохранять свою скорость (и состояние покоя, как частный случай) при отсутствии действия на него других тел. Сила трения покоя ($F_{тр. покая}$) возникает между соприкасающимися поверхностями и препятствует их относительному движению. Она всегда направлена против той силы, которая пытается сдвинуть тело, или против возможного смещения.

Рассмотрим каждый случай отдельно, предполагая, что поезд движется слева направо.

а) поезд разгоняется;

Когда поезд начинает движение с ускорением (разгоняется), стол, на котором лежит книга, также движется с ускорением. Книга, в силу своей инерции, стремится остаться на месте (сохранить состояние покоя относительно земли). Из-за этого стол как бы "уходит из-под нее", и книга может соскользнуть назад относительно стола. Сила трения покоя препятствует этому соскальзыванию, поэтому она действует на книгу со стороны стола и направлена вперед, по ходу движения поезда. Эта сила и заставляет книгу ускоряться вместе с поездом.

Ответ: Сила трения покоя направлена в сторону ускорения поезда, то есть по ходу движения.

б) поезд движется на прямолинейном участке пути равномерно;

При равномерном прямолинейном движении скорость поезда постоянна, а его ускорение равно нулю ($a=0$). В этом случае система отсчета, связанная с поездом, является инерциальной. Согласно первому закону Ньютона, для поддержания постоянной скорости не требуется действие силы. На книгу в горизонтальном направлении не действуют никакие силы, которые могли бы вызвать ее смещение относительно стола. Поскольку нет силы, стремящейся сдвинуть книгу, то и сила трения покоя не возникает.

Ответ: Сила трения покоя равна нулю.

в) поезд тормозит.

Когда поезд тормозит, он движется с отрицательным ускорением, направленным против хода движения. Книга, по инерции, стремится сохранить свою прежнюю, более высокую скорость. Из-за этого она стремится проскользнуть вперед относительно замедляющегося стола. Сила трения покоя препятствует этому движению, поэтому она направлена в сторону, противоположную возможному смещению книги, то есть назад, против хода движения поезда.

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