Номер 2, страница 97 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 20. § 20. Динамика криволинейного движения. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 2, страница 97.

2. На рисунке 61 изображена траектория движения шарика. На ней отмечены положения шарика через каждую секунду после начала движения. Действовала ли на шарик сила на участке 0—3; 4—6; 7—9; 10—12; 13—15; 16—19? Если сила действовала, то как она была направлена по отношению к вектору скорости? Почему на участке 7—9 шарик повернул налево, а на участке 10—12 — направо по отношению к направлению движения перед поворотом? Сопротивление движению не учитывайте.

Для анализа движения шарика используем законы динамики Ньютона. Согласно первому закону Ньютона, если на тело не действуют силы (или их действие скомпенсировано), оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Любое изменение скорости (увеличение или уменьшение ее модуля, изменение направления) вызвано действием силы, как гласит второй закон Ньютона: $ \vec{F}=m\vec{a} $. Положения шарика отмечены через равные промежутки времени (1 секунда), поэтому по расстоянию между соседними точками можно судить об изменении его скорости.

Действовала ли на шарик сила на участке 0–3?

На этом участке расстояние между соседними точками увеличивается с каждой секундой. Это значит, что скорость шарика возрастала, то есть он двигался с ускорением. Движение прямолинейное. Ускорение, а следовательно, и вызывающая его сила, были направлены в ту же сторону, что и вектор скорости.

Ответ: Да, действовала. Сила была сонаправлена с вектором скорости.

Действовала ли на шарик сила на участке 4–6?

На этом участке шарик движется по прямой линии, и расстояния между точками 4, 5 и 6 равны. Это означает, что он проходил равные пути за равные промежутки времени, то есть его скорость была постоянной. Согласно первому закону Ньютона, если скорость тела постоянна, то равнодействующая всех сил, приложенных к нему, равна нулю.

Ответ: Нет, равнодействующая сила равна нулю.

Действовала ли на шарик сила на участке 7–9?

На этом участке траектория движения шарика искривляется. Изменение направления скорости означает, что шарик движется с ускорением. Это ускорение (и сила) направлено в сторону изгиба траектории. Так как расстояния между точками 7, 8 и 9 примерно одинаковы, можно считать, что модуль скорости не менялся, а сила была направлена перпендикулярно вектору скорости.

Ответ: Да, действовала. Сила была направлена перпендикулярно вектору скорости.

Действовала ли на шарик сила на участке 10–12?

Аналогично участку 7–9, на участке 10–12 траектория искривляется, что указывает на наличие силы, изменяющей направление скорости. Модуль скорости при этом остается примерно постоянным. Следовательно, действовала сила, направленная перпендикулярно вектору скорости.

Ответ: Да, действовала. Сила была направлена перпендикулярно вектору скорости.

Действовала ли на шарик сила на участке 13–15?

На этом участке шарик снова движется прямолинейно и равномерно (расстояния между точками 13, 14 и 15 равны). Его скорость постоянна, а значит, равнодействующая всех сил, действующих на него, равна нулю.

Ответ: Нет, равнодействующая сила равна нулю.

Действовала ли на шарик сила на участке 16–19?

На этом прямолинейном участке расстояние между соседними точками уменьшается. Это означает, что скорость шарика уменьшалась, он двигался с отрицательным ускорением (замедлялся). За это замедление ответственна сила, направленная в сторону, противоположную вектору скорости.

Ответ: Да, действовала. Сила была направлена в сторону, противоположную вектору скорости.

Почему на участке 7–9 шарик повернул налево, а на участке 10–12 — направо по отношению к направлению движения перед поворотом?

Направление изменения траектории движения тела определяется направлением действующей на него силы. На участке 7–9 шарик поворачивал налево, потому что на него действовала сила, направленная влево от вектора скорости (внутрь изгиба траектории). На участке 10–12 шарик поворачивал направо, так как на него действовала сила, направленная вправо от вектора скорости. Таким образом, направление поворота определяется направлением силы, перпендикулярной скорости.

Ответ: Поворот налево на участке 7–9 вызван силой, направленной влево от вектора скорости. Поворот направо на участке 10–12 вызван силой, направленной вправо от вектора скорости.