Номер 1, страница 97 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 20. § 20. Динамика криволинейного движения. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 1, страница 97.

1. Шарик катился по горизонтальной поверхности стола от точки А к точке В (рис. 60). В точке В на шарик подействовали силой F. В результате он стал двигаться к точке C. В каком из направлений, обозначенных стрелками 1, 2, 3 и 4, могла действовать сила F?

Для того чтобы определить направление силы $\vec{F}$, необходимо проанализировать, как изменился вектор скорости шарика.

Изначально шарик двигался по прямой от точки A к точке B. Следовательно, в точке B его скорость была направлена горизонтально вправо. Назовем этот вектор начальной скорости $\vec{v}_{\text{нач}}$. У этого вектора есть только горизонтальная составляющая, а вертикальная составляющая равна нулю.

После того как в точке B на шарик подействовала сила $\vec{F}$, его траектория изменилась, и он стал двигаться к точке C. Это означает, что его новый вектор скорости, $\vec{v}_{\text{кон}}$, направлен от точки B к точке C. Поскольку точка C находится ниже горизонтальной линии AB, вектор $\vec{v}_{\text{кон}}$ имеет как горизонтальную, так и вертикальную составляющую, причем вертикальная составляющая направлена вниз.

Согласно второму закону Ньютона, сила, приложенная к телу, вызывает изменение его скорости (то есть сообщает ему ускорение). Направление вектора изменения скорости, $\Delta\vec{v} = \vec{v}_{\text{кон}} - \vec{v}_{\text{нач}}$, совпадает с направлением действующей силы $\vec{F}$.

Так как начальная скорость не имела вертикальной составляющей, а у конечной скорости появилась вертикальная составляющая, направленная вниз, то изменение скорости $\Delta\vec{v}$ должно быть направлено в том числе и вниз. Это означает, что и сила $\vec{F}$ должна иметь составляющую, направленную вниз.

Рассмотрим предложенные варианты:

• Направление 1 (вверх) и направление 3 (вниз) — вертикальные.
• Направление 2 (вправо) и направление 4 (влево) — горизонтальные.

Силы, направленные горизонтально (2 и 4), не могут изменить вертикальную скорость шарика, поэтому его траектория не отклонилась бы вниз. Сила, направленная вверх (1), заставила бы шарик отклониться вверх.

Следовательно, единственное подходящее направление — 3 (вниз). Сила, направленная вниз, сообщит шарику вертикальную компоненту скорости, направленную вниз. Сложение начальной горизонтальной скорости и приобретенной вертикальной скорости приведет к тому, что результирующий вектор скорости будет направлен по диагонали вниз и вправо, то есть в направлении точки C.

Ответ: сила $\vec{F}$ могла действовать в направлении, обозначенном стрелкой 3.