Номер 5, страница 60 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 13. Второй закон Ньютона. Задание 12 - номер 5, страница 60.

Условие.

5. На рисунке 48 указаны в некоторой системе отсчета направления скорости тела и действующей на него силы. Как направлено ускорение, с которым движется тело? Опишите характер движения тела.

Рис. 48

Решение.

Решение

Как направлено ускорение, с которым движется тело?

Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела $\vec{a}$ прямо пропорционально равнодействующей всех сил, приложенных к телу, $\vec{F}$, и обратно пропорционально его массе $\text{m}$. Направление вектора ускорения совпадает с направлением вектора равнодействующей силы. Это выражается формулой: $\vec{a} = \frac{\vec{F}}{m}$.

Поскольку масса $\text{m}$ является положительной скалярной величиной, векторы ускорения $\vec{a}$ и силы $\vec{F}$ всегда сонаправлены.

На рисунке 48 вектор силы $\vec{F}$ направлен вертикально вниз. Следовательно, вектор ускорения $\vec{a}$ также направлен вертикально вниз.

Ответ: Ускорение направлено так же, как и действующая на тело сила, то есть вертикально вниз, перпендикулярно начальной скорости.

Опишите характер движения тела.

Движение тела определяется его начальной скоростью и действующим на него ускорением.

1. Траектория движения. Вектор начальной скорости $\vec{v}$ направлен горизонтально, а вектор ускорения $\vec{a}$ — вертикально вниз. Так как вектор ускорения не параллелен вектору скорости, траектория движения тела будет криволинейной. Движение можно разложить на две независимые составляющие: горизонтальную (вдоль начальной скорости) и вертикальную (вдоль ускорения).

• Горизонтальное движение: так как в этом направлении сила не действует, ускорение равно нулю. Тело движется равномерно и прямолинейно со скоростью, равной начальной.
• Вертикальное движение: на тело действует постоянная сила, поэтому оно движется равноускоренно с нулевой начальной вертикальной скоростью.

Сочетание равномерного движения в одном направлении и равноускоренного в перпендикулярном ему направлении дает в результате движение по параболической траектории. Это аналогично движению тела, брошенного горизонтально в поле силы тяжести.

2. Изменение скорости. Поскольку на тело действует сила, его скорость будет изменяться. Горизонтальная составляющая скорости остается постоянной, а вертикальная составляющая со временем увеличивается. Модуль полной скорости, который находится по теореме Пифагора $v = \sqrt{v_{горизонтальная}^2 + v_{вертикальная}^2}$, будет со временем возрастать. Следовательно, движение является ускоренным.

Таким образом, движение тела является криволинейным и равноускоренным.

Ответ: Движение тела криволинейное, равноускоренное, происходит по параболической траектории.