Задание 1, страница 108 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 1

Рассмотрите рисунки 109 а, б. Какие силы изображены на них?

Почему к первому рисунку применим I закон Ньютона, а ко второму – III закон?

Что можно сказать о соотношении сил в случае, когда тело вместе с подвесом:

а) находятся в покое;

б) движутся вертикально вверх или вертикально вниз с постоянной скоростью?

Рис. 109. К заданию 1

На рисунке 109а изображены две силы, приложенные к одному телу: сила тяжести $\vec{T}$, направленная вертикально вниз, и сила натяжения подвеса $\vec{H}$, направленная вертикально вверх.

На рисунке 109б изображена пара сил, возникающих при взаимодействии тела и подвеса. Это силы действия и противодействия: одна сила (направлена вверх) — это сила, с которой подвес действует на тело, а вторая сила (направлена вниз) — это сила, с которой тело действует на подвес (вес тела). Эти силы приложены к разным телам.

К первому рисунку (109а) применим I закон Ньютона, так как он описывает условие равновесия или равномерного прямолинейного движения одного тела. Этот закон позволяет проанализировать, как тело будет двигаться (или покоиться) под действием всех приложенных к нему сил. Если тело находится в покое, то векторная сумма сил равна нулю: $\vec{H} + \vec{T} = 0$.

Ко второму рисунку (109б) применим III закон Ньютона, так как он описывает взаимодействие двух тел. Силы, показанные на этом рисунке, равны по модулю, противоположны по направлению и приложены к разным телам (одна к телу, другая к подвесу), что и является формулировкой третьего закона Ньютона.

а) находятся в покое;
Если тело находится в покое, его ускорение равно нулю ($a=0$). Согласно I закону Ньютона, векторная сумма всех сил, действующих на тело, равна нулю. Рассматривая силы с рисунка 109а, запишем уравнение в проекции на вертикальную ось, направленную вверх: $H - T = 0$. Из этого следует, что модули сил равны: $H = T$. Таким образом, сила натяжения подвеса полностью компенсирует силу тяжести.

Ответ: Сила натяжения подвеса по модулю равна силе тяжести ($H = T$).

б) движутся вертикально вверх или вертикально вниз с постоянной скоростью;
Движение с постоянной скоростью ($\vec{v} = \text{const}$) означает, что ускорение тела также равно нулю ($a=0$). С точки зрения динамики, это состояние эквивалентно состоянию покоя. Поэтому, как и в предыдущем случае, согласно I закону Ньютона, равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю. Соотношение сил остается прежним: $H = T$.

Ответ: Сила натяжения подвеса по модулю равна силе тяжести ($H = T$).