Номер 2, страница 63 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 1. Законы механики. Параграф 14. Третий закон Ньютона. Задание 13 - номер 2, страница 63.

Условие.

2. Два мальчика стоят на коньках на льду и натягивают верёвку, держа её за концы (рис. 51, а). Сделайте рисунок и изобразите действующие на мальчиков и на верёвку силы, которые равны по третьему закону Ньютона. Предположим, что верёвку разрезали посередине и соединили с динамометром (рис. 51, б). Что покажет динамометр, если сила, с которой натягивает верёвку один из мальчиков, равна 40 Н?

Решение.

Сделайте рисунок и изобразите действующие на мальчиков и на верёвку силы, которые равны по третьему закону Ньютона.

Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми два тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. В данной системе можно выделить следующие пары сил:

1. Взаимодействие первого мальчика и верёвки:

Сила $ \vec{F}_{1} $, с которой первый мальчик действует на верёвку (тянет её на себя), и сила $ \vec{T}_{1} $, с которой верёвка действует на первого мальчика (тянет его). Эти силы равны по модулю и противоположны по направлению: $ \vec{F}_{1} = -\vec{T}_{1} $. На рисунке эти силы приложены к разным телам: $ \vec{F}_{1} $ к верёвке, $ \vec{T}_{1} $ к мальчику.

2. Взаимодействие второго мальчика и верёвки:

Аналогично, сила $ \vec{F}_{2} $, с которой второй мальчик действует на верёвку, и сила $ \vec{T}_{2} $, с которой верёвка действует на второго мальчика. Эти силы также равны по модулю и противоположны по направлению: $ \vec{F}_{2} = -\vec{T}_{2} $. На рисунке $ \vec{F}_{2} $ приложена к верёвке, $ \vec{T}_{2} $ — ко второму мальчику.

(Рисунок представляет собой схематическое изображение двух мальчиков, стоящих на льду и держащих верёвку. От рук первого мальчика к верёвке направлен вектор силы $ \vec{F}_{1} $. От верёвки к рукам первого мальчика направлен противоположный по направлению вектор силы натяжения $ \vec{T}_{1} $. Аналогичная пара векторов $ \vec{F}_{2} $ и $ \vec{T}_{2} $ изображена для второго мальчика на другом конце верёвки).

Ответ: Парами сил, равными по третьему закону Ньютона, являются: сила действия первого мальчика на верёвку и сила действия верёвки на первого мальчика; сила действия второго мальчика на верёвку и сила действия верёвки на второго мальчика.

Предположим, что верёвку разрезали посередине и соединили с динамометром (рис. 51, б). Что покажет динамометр, если сила, с которой натягивает верёвку один из мальчиков, равна 40 Н?

Дано:

$F = 40 \text{ Н}$

Найти:

$F_{дин}$ - показания динамометра.

Решение:

Динамометр, включенный в разрыв верёвки, измеряет силу натяжения верёвки. Когда первый мальчик тянет верёвку с силой $F_1 = 40 \text{ Н}$, для того чтобы система находилась в равновесии (или двигалась без ускорения), второй мальчик должен тянуть верёвку в противоположную сторону с точно такой же по модулю силой $F_2 = 40 \text{ Н}$.

Таким образом, на динамометр с двух сторон действуют две равные по модулю и противоположные по направлению силы. Динамометр измеряет модуль силы упругости (силу натяжения), возникающей в верёвке под действием этих сил. Показание динамометра в таком случае будет равно модулю силы, приложенной к любому из его концов.

Сила натяжения верёвки $\text{T}$ равна силе, с которой каждый из мальчиков тянет верёвку:

$ T = F_1 = F_2 = 40 \text{ Н} $

Следовательно, динамометр покажет силу натяжения, равную 40 Н.

Ответ: Динамометр покажет 40 Н.