Номер 5, страница 36 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

5. Можно ли считать движение тела, брошенного под углом к горизонту, свободным падением?

5. Да, движение тела, брошенного под углом к горизонту, можно и нужно считать свободным падением при условии, что мы пренебрегаем сопротивлением воздуха.

Свободным падением в физике называют движение тела только под действием силы тяжести. Из второго закона Ньютона следует, что такое тело движется с постоянным ускорением, которое называется ускорением свободного падения $\vec{g}$. Этот вектор всегда направлен вертикально вниз, а его модуль у поверхности Земли составляет примерно $g \approx 9,8 \, \text{м/с}^2$.

Когда тело бросают под углом к горизонту, на него после момента броска (в идеализированной модели, используемой в школьном курсе физики) действует лишь одна сила — сила тяжести $\vec{F}_g = m\vec{g}$. Сопротивление воздуха при этом не учитывается. Следовательно, ускорение тела на всём протяжении его траектории постоянно и равно $\vec{g}$:

$\vec{a} = \frac{\vec{F}_{рез}}{m} = \frac{m\vec{g}}{m} = \vec{g}$

Это полностью соответствует определению свободного падения. Тот факт, что у тела есть начальная скорость, направленная под углом, не меняет природы его движения. Термин «падение» не обязывает тело двигаться исключительно вниз. Любое движение под действием только силы тяжести является свободным падением, независимо от направления начальной скорости. Например, тело, брошенное вертикально вверх, также находится в состоянии свободного падения с момента отрыва от руки.

Движение тела, брошенного под углом к горизонту, является примером движения с постоянным ускорением в двумерном пространстве. Его можно рассматривать как сумму двух независимых движений: равномерного движения вдоль горизонтальной оси (так как проекция ускорения $a_x = 0$) и равноускоренного движения (собственно, свободного падения) вдоль вертикальной оси (с ускорением $a_y = -g$). Траекторией такого движения является парабола.

Ответ: Да, движение тела, брошенного под углом к горизонту, считается частным случаем свободного падения, поскольку в идеальной модели (без учета сопротивления воздуха) единственной действующей на него силой является сила тяжести, что приводит к движению с постоянным ускорением $\vec{g}$.