Задание 3, страница 99 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 3

На основе третьего закона Ньютона докажите, что сила, необходимая для начала движения тела, — это сила трения покоя. Укажите направление этой силы для шагающего человека.

Решение

На основе третьего закона Ньютона докажите, что сила, необходимая для начала движения тела, – это сила трения покоя.

Чтобы тело начало движение, на него должна действовать результирующая внешняя сила, сообщающая ему ускорение (согласно второму закону Ньютона). Рассмотрим взаимодействие тела (например, ноги человека) с поверхностью (землей) при попытке начать движение.

Чтобы пойти вперед, человек отталкивается ногой от земли. При этом его нога действует на землю с некоторой силой $ \vec{F}_{нога \rightarrow земля} $, которая направлена назад.

Согласно третьему закону Ньютона, на всякое действие есть равное и противоположно направленное противодействие. Это означает, что земля в тот же самый момент начинает действовать на ногу человека с силой $ \vec{F}_{земля \rightarrow нога} $, которая равна по модулю и противоположна по направлению: $ \vec{F}_{земля \rightarrow нога} = - \vec{F}_{нога \rightarrow земля} $.

Поскольку сила $ \vec{F}_{нога \rightarrow земля} $ была направлена назад, то сила реакции опоры $ \vec{F}_{земля \rightarrow нога} $ направлена вперед. Эта сила, действующая со стороны поверхности на тело параллельно поверхности, и есть сила трения. Так как в момент отталкивания подошва обуви не проскальзывает относительно земли, то это сила трения покоя. Именно эта сила является внешней силой, которая приложена к человеку и сообщает ему ускорение, заставляя двигаться вперед. Таким образом, именно сила трения покоя является силой, необходимой для начала движения.

Укажите направление этой силы для шагающего человека.

Как следует из приведенного выше доказательства, когда человек делает шаг, он отталкивает землю ногой назад. Сила трения покоя, действующая на человека со стороны земли, является силой противодействия. Поэтому для шагающего человека сила трения покоя направлена вперед, в сторону его движения.

Ответ: Силой, сообщающей телу ускорение и приводящей его в движение по поверхности, является сила трения покоя, которая возникает как реакция опоры в соответствии с третьим законом Ньютона. Для шагающего человека эта сила направлена вперед, по направлению его движения.