Номер 6, страница 69 - гдз по физике 9 класс учебник Шахмаев, Бунчук

Глава 5. Законы движения. Параграф 16. Сила. Второй закон Ньютона - номер 6, страница 69.

Условие.

6. К покоящемуся телу прикладывается сила $ \vec{F} $ (рис. 55). Можно ли определить, куда будет двигаться тело? А если тело уже двигалось?

Рис. 55

Решение.

Можно ли определить, куда будет двигаться тело, если оно покоилось?

Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна произведению массы тела на его ускорение: $\vec{F} = m\vec{a}$. Из этой формулы следует, что вектор ускорения $\vec{a}$ всегда сонаправлен с вектором равнодействующей силы $\vec{F}$.

Поскольку тело изначально покоится, его начальная скорость равна нулю: $\vec{v}_0 = 0$. Скорость тела в любой момент времени $\text{t}$ можно найти по формуле: $\vec{v} = \vec{v}_0 + \vec{a}t$. Подставив значение начальной скорости, получаем: $\vec{v} = 0 + \vec{a}t = \vec{a}t$.

Из последнего выражения видно, что вектор скорости $\vec{v}$ сонаправлен с вектором ускорения $\vec{a}$. Так как ускорение, в свою очередь, сонаправлено с силой $\vec{F}$, то и скорость тела будет направлена в ту же сторону, что и приложенная сила. Направление движения тела совпадает с направлением его вектора скорости.

Ответ: Да, можно. Если тело изначально покоилось, то оно начнет двигаться в направлении действия приложенной к нему силы $\vec{F}$.

А если тело уже двигалось?

Если тело уже имело некоторую начальную скорость $\vec{v}_0$, отличную от нуля, то ситуация меняется. Приложенная сила $\vec{F}$ по-прежнему сообщает телу ускорение $\vec{a}$, направленное в сторону силы. Однако итоговая скорость тела $\vec{v}$ в любой момент времени будет являться векторной суммой его начальной скорости и изменения скорости под действием силы: $\vec{v} = \vec{v}_0 + \vec{a}t$.

Направление движения тела определяется направлением вектора итоговой скорости $\vec{v}$. Этот вектор, как сумма двух векторов ($\vec{v}_0$ и $\vec{a}t$), в общем случае не будет совпадать по направлению ни с вектором начальной скорости, ни с вектором силы (и ускорения). Направление движения будет зависеть от соотношения направлений и величин векторов начальной скорости и приложенной силы.

Например, если бросить камень горизонтально, то его начальная скорость $\vec{v}_0$ направлена горизонтально, а сила тяжести $\vec{F}$ (и ускорение $\vec{a}$) направлена вертикально вниз. В результате камень будет двигаться по параболической траектории, и направление его скорости будет постоянно меняться, не совпадая ни с горизонтальным, ни с вертикальным направлением.

Ответ: Нет, в общем случае определить направление движения тела, зная только направление приложенной силы, нельзя. Направление движения будет определяться направлением вектора, который является суммой вектора начальной скорости и вектора изменения скорости, вызванного силой.