Номер 4, страница 100 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

4. Могут ли внутренние силы привести в движение систему связанных тел? Почему?

4. Нет, внутренние силы не могут привести в движение систему как единое целое, то есть не могут изменить скорость движения её центра масс.

Почему?

Это утверждение является прямым следствием третьего закона Ньютона и закона движения центра масс системы.

1. Внутренними силами называют силы взаимодействия между телами, входящими в рассматриваемую систему. Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми любые два тела системы действуют друг на друга, равны по величине и противоположны по направлению. Например, сила действия тела 1 на тело 2 ($ \vec{F}_{12} $) и сила действия тела 2 на тело 1 ($ \vec{F}_{21} $) связаны соотношением $ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $. Это означает, что при векторном суммировании всех внутренних сил в системе они попарно компенсируют друг друга. Таким образом, геометрическая (векторная) сумма всех внутренних сил системы всегда равна нулю:

$ \sum \vec{F}_{внутр} = 0 $

2. Движение системы как целого описывается движением её центра масс. Ускорение центра масс $ \vec{a}_{ц.м.} $ связано с суммой всех действующих на систему сил (как внешних, так и внутренних) вторым законом Ньютона, обобщенным для системы тел:

$ M \vec{a}_{ц.м.} = \sum \vec{F}_{внешн} + \sum \vec{F}_{внутр} $

где $ M $ — полная масса системы, а $ \sum \vec{F}_{внешн} $ — векторная сумма всех внешних сил. Поскольку, как мы установили, $ \sum \vec{F}_{внутр} = 0 $, уравнение принимает вид:

$ M \vec{a}_{ц.м.} = \sum \vec{F}_{внешн} $

Из этого уравнения следует, что ускорение центра масс системы определяется исключительно равнодействующей внешних сил. Если на систему не действуют внешние силы или их сумма равна нулю ($ \sum \vec{F}_{внешн} = 0 $), то и ускорение центра масс будет равно нулю ($ \vec{a}_{ц.м.} = 0 $). Это означает, что если система изначально покоилась, её центр масс так и останется в покое, а если двигалась, то будет продолжать двигаться равномерно и прямолинейно.

Важно отметить, что внутренние силы могут вызвать движение частей системы относительно друг друга. Например, человек в лодке может перейти с носа на корму — и лодка, и человек будут двигаться относительно воды (и друг друга) под действием внутренних сил. Однако их общий центр масс останется на месте (если пренебречь сопротивлением воды, которое является внешней силой).

Ответ: Нет, внутренние силы не могут привести систему как целое в движение (то есть изменить скорость её центра масс), так как согласно третьему закону Ньютона, их векторная сумма всегда равна нулю. Изменить состояние движения системы как целого может только внешняя сила.