Задание 1, страница 87 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Приведите примеры действия силы реакции опоры, силы натяжения, веса тела, силы Архимеда.

Сила реакции опоры

Сила реакции опоры – это сила, действующая на тело со стороны опоры (или подвеса) и направленная перпендикулярно поверхности опоры. Она возникает в результате деформации опоры под действием тела и, согласно третьему закону Ньютона, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой тело давит на опору. Эта сила не дает телу «провалиться» сквозь поверхность.

Например, когда книга лежит на столе, на нее действует сила тяжести, направленная вниз. Однако книга находится в покое, так как стол действует на нее с силой реакции опоры, направленной вверх и равной по модулю силе тяжести. Если тело находится на наклонной плоскости, сила реакции опоры всё равно будет перпендикулярна плоскости, но её модуль будет меньше силы тяжести и будет равен $N = mg \cos\alpha$, где $\alpha$ – угол наклона плоскости.

Примеры:

1. Человек, стоящий на полу. Пол действует на подошвы его обуви с силой реакции опоры, направленной вверх.

2. Автомобиль, припаркованный на мосту. Конструкция моста действует на колеса автомобиля с силой реакции опоры.

3. Картина, висящая на стене на гвозде. Гвоздь (опора) действует на картину с силой, которая имеет вертикальную составляющую (реакцию опоры), уравновешивающую часть силы тяжести.

Ответ: Примером действия силы реакции опоры является сила, с которой стол действует на лежащую на нем книгу, не позволяя ей упасть.

Сила натяжения

Сила натяжения – это сила, возникающая в упруго деформированном теле (например, в нити, тросе, веревке, цепи) при его растяжении. Эта сила направлена вдоль нити от точки приложения и стремится вернуть телу его исходную длину. Сила натяжения передается по всей длине нити и действует на тела, прикрепленные к ее концам.

Например, если к потолку на нити подвешен груз, то нить растягивается. Возникает сила натяжения, которая действует на груз, направлена вверх и уравновешивает его силу тяжести. Одновременно та же по модулю сила натяжения действует на точку крепления к потолку, но направлена она уже вниз.

Примеры:

1. Люстра, висящая на цепи. Цепь находится под натяжением, удерживая люстру от падения.

2. Буксировка автомобиля. Трос, соединяющий два автомобиля, натянут, и сила натяжения заставляет буксируемый автомобиль двигаться.

3. Игра в перетягивание каната. Канат испытывает сильное натяжение, так как обе команды тянут его в противоположные стороны.

Ответ: Примером действия силы натяжения является сила, с которой веревка, на которой висит груз, тянет этот груз вверх.

Вес тела

Вес тела – это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле (или другому астрономическому объекту) действует на горизонтальную опору или вертикальный подвес. Важно не путать вес с массой (мерой инертности тела) и с силой тяжести (силой, с которой Земля притягивает тело). Вес приложен к опоре или подвесу, в то время как сила тяжести приложена к самому телу.

В состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения вес тела $P$ по модулю равен силе тяжести: $P = mg$. Однако если тело движется с ускорением $a$, направленным вертикально, его вес изменяется. При ускорении, направленном вверх, вес увеличивается: $P = m(g+a)$ (состояние перегрузки). При ускорении, направленном вниз, вес уменьшается: $P = m(g-a)$. Если тело находится в свободном падении ($a=g$), оно перестает давить на опору, и его вес становится равным нулю (состояние невесомости).

Примеры:

1. Продукты, положенные на весы в магазине. Весы измеряют силу, с которой продукты давят на чашу весов, то есть их вес.

2. Человек в лифте, который начинает движение вверх. В момент начала движения человек чувствует, что стал «тяжелее» — его вес увеличивается, и он сильнее давит на пол лифта.

3. Космонавт на борту МКС. Так как станция находится в состоянии постоянного свободного падения (движется по орбите), вес космонавта и всех предметов внутри равен нулю.

Ответ: Примером действия веса тела является сила, с которой человек давит на сиденье стула, на котором сидит.

Сила Архимеда

Сила Архимеда (или выталкивающая сила) – это сила, действующая на погруженное в жидкость или газ тело со стороны этой жидкости или газа. Она направлена вертикально вверх, противоположно силе тяжести. Возникновение этой силы объясняется разностью давлений жидкости (или газа) на нижнюю и верхнюю части тела: давление на большей глубине всегда больше.

Согласно закону Архимеда, выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу жидкости или газа в объеме погруженной части тела. Математически это выражается формулой: $F_A = \rho_{ж/г} \cdot g \cdot V_п$, где $\rho_{ж/г}$ – плотность жидкости или газа, $g$ – ускорение свободного падения, $V_п$ – объем погруженной части тела.

Примеры:

1. Корабль, плавающий на поверхности воды. Сила Архимеда, действующая на подводную часть корпуса корабля, уравновешивает его вес.

2. Воздушный шар, наполненный гелием или горячим воздухом. Плотность газа внутри шара меньше плотности окружающего воздуха, поэтому выталкивающая сила (сила Архимеда) со стороны воздуха оказывается больше веса шара, и он поднимается вверх.

3. Человек, плавающий в море. Вода выталкивает тело человека, помогая ему держаться на поверхности. В соленой воде (с большей плотностью) плавать легче, так как выталкивающая сила больше.

Ответ: Примером действия силы Архимеда является выталкивающая сила, действующая на мяч, который пытаются погрузить в воду.