Номер 3, страница 98 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Упражнение 20. § 20. Динамика криволинейного движения. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 3, страница 98.

3*. На рисунке 62 линией АВСDЕ изображена траектория движения некоторого тела. На каких участках на тело наверняка действовала сила? Могла ли на тело действовать какая-нибудь сила при его движении на других участках этой траектории? Ответы обоснуйте.

Для ответа на этот вопрос необходимо использовать законы динамики Ньютона. Согласно первому закону Ньютона, если на тело не действуют силы или их действие скомпенсировано (то есть равнодействующая всех сил равна нулю), то тело либо находится в состоянии покоя, либо движется прямолинейно и равномерно.

Из этого следует, что если траектория движения тела не является прямой линией или если скорость тела на прямолинейном участке изменяется по величине, то на тело действует ненулевая равнодействующая сила. Такое движение называется движением с ускорением. Согласно второму закону Ньютона, сила $ \vec{F} $ связана с ускорением $ \vec{a} $ и массой $ m $ тела соотношением $ \vec{F} = m\vec{a} $.

На каких участках на тело наверняка действовала сила?

Движение по криволинейной траектории всегда является ускоренным, так как при таком движении постоянно меняется направление вектора скорости. Даже если модуль скорости (числовое значение) остается постоянным, изменение направления означает, что у тела есть ускорение (в данном случае центростремительное).

Участки траектории AB и CD являются криволинейными. На этих участках вектор скорости тела менял свое направление. Следовательно, на этих участках тело двигалось с ускорением. А раз было ускорение, то, согласно второму закону Ньютона, на тело наверняка действовала некоторая сила (или равнодействующая нескольких сил), которая и вызывала это изменение направления движения.

Ответ: Сила наверняка действовала на криволинейных участках траектории: AB и CD.

Могла ли на тело действовать какая-нибудь сила при его движении на других участках этой траектории?

Другие участки траектории, BC и DE, являются прямолинейными. На таких участках возможны два случая:

1. Тело движется равномерно. В этом случае его скорость постоянна ($ \vec{v} = \text{const} $), ускорение равно нулю ($ \vec{a} = 0 $), и равнодействующая всех сил, приложенных к телу, также равна нулю ($ \vec{F}_{равн} = 0 $).
2. Тело движется неравномерно (ускоренно или замедленно). В этом случае модуль его скорости меняется, что означает наличие ускорения ($ \vec{a} \neq 0 $), направленного вдоль прямой. Для создания такого ускорения необходима ненулевая равнодействующая сила ($ \vec{F}_{равн} \neq 0 $).

Поскольку в условии задачи дана только форма траектории и нет информации о том, была ли скорость тела постоянной на участках BC и DE, мы не можем исключить второй случай. На тело могла действовать сила, которая его разгоняла или тормозила. Например, сила тяги или сила трения. Поэтому на прямолинейных участках BC и DE на тело также могла действовать сила.

Ответ: Да, на участках BC и DE на тело могла действовать сила. Это было бы возможно, если бы тело двигалось по этим прямым неравномерно, то есть изменяло свою скорость по величине.