Не решены задания
Когда трамвай резко трогается с места, пассажиры отклоняются назад. При внезапном торможении они отклоняются вперёд. Не противоречит ли это первому закону Ньютона, ведь никакие силы дополнительно при этом на пассажиров не действуют?
Первый закон Ньютона выполняется только в инерциальных системах отсчёта, то есть относительно Земли.
Относительно Земли пассажир при трогании трамвая сохраняет скорость, равную нулю, а трамвай разгоняется. Поэтому пассажир отстаёт от трамвая и относительно вагона отклоняется назад.
При торможении пассажир по инерции сохраняет прежнюю скорость, а трамвай замедляется. Поэтому пассажир движется вперёд относительно вагона.
Систему отсчёта «вагон» нельзя считать инерциальной, пока он ускоряется, поэтому в ней закон не применяется.
Первый закон Ньютона справедлив в инерциальных системах отсчёта. Вагон при разгоне и торможении движется с ускорением и такой системой не является.
Не противоречит. В системе отсчёта, связанной с Землёй, пассажиры сохраняют свою скорость по инерции. Система отсчёта «вагон» при разгоне и торможении неинерциальна.
Почему тяжело груженный вагон, прицепленный к пассажирскому поезду, делает ход поезда более плавным?
Масса груженого вагона велика, поэтому он очень инертен.
Ускорение
Резкие толчки и рывки поезда из-за этого сглаживаются, и скорость меняется медленнее и плавнее.
Чем больше масса тела, тем оно инертнее: его скорость под действием силы меняется медленнее.
Большая масса вагона означает большую инертность. Скорость поезда меняется медленнее, и толчки сглаживаются.
Почему человек может поднять шар в руке, хотя он действует на руку человека вниз с такой же силой, с какой рука действует на шар вверх?
Эти две силы равны по модулю и противоположны по направлению, но приложены к разным телам: одна к шару, другая к руке. Поэтому они не уравновешивают друг друга.
На шар действуют сила тяжести вниз и сила руки вверх. Если сила руки больше силы тяжести, шар получает ускорение вверх и поднимается.
На руку действует сила шара вниз. Её уравновешивают мышцы и тело человека.
Силы третьего закона Ньютона приложены к разным телам и не складываются на одном теле, поэтому друг друга не уравновешивают.
Силы взаимодействия приложены к разным телам (шару и руке) и не уравновешивают друг друга. Шар поднимается, потому что сила руки на него больше силы тяжести.
Забить гвоздь в фанерную стенку трудно — при ударе фанера прогибается. Однако гвоздь удаётся забить, если с противоположной стороны стенки поместить массивное тело. Объясните это явление.
Массивное тело очень инертно, поэтому при ударе по гвоздю оно практически не приходит в движение, а вместе с ним остаётся неподвижной и фанера.
Фанера не прогибается, и энергия удара идёт на вбивание гвоздя. Гвоздь действует на фанеру, а она по третьему закону Ньютона действует на гвоздь с такой же силой, достаточной, чтобы он вошёл в фанеру.
Без опоры фанера быстро получает ускорение и уходит от гвоздя, и сила её действия на гвоздь мала.
Массивное тело из-за большой инертности остаётся почти неподвижным и служит жёсткой опорой, поэтому фанера не прогибается.
Массивное тело, обладая большой инертностью, не даёт фанере прогибаться, и вся сила удара идёт на вбивание гвоздя.
Движущийся вагон сталкивается с неподвижным. При этом первый вагон останавливается, а второй начинает двигаться со скоростью первого вагона. Что можно сказать о массах этих вагонов?
При столкновении вагоны действуют друг на друга с равными по модулю силами в течение одного и того же времени (третий закон Ньютона). Поэтому
Первый вагон меняет скорость от
Ускорения равны по модулю,
По третьему закону Ньютона силы равны, а при равных ускорениях массы тоже равны.
Массы вагонов равны.
Используя график зависимости скорости тела от времени (рис. 12), охарактеризуйте действующую на тело силу на различных участках движения.
По второму закону Ньютона
- AB: скорость постоянна,
, значит, (равнодействующая равна нулю). Тело движется равномерно. - BC: скорость растёт линейно,
, значит, сила постоянна и направлена по скорости. - CD: скорость постоянна,
, значит, . - DE: скорость линейно убывает,
, значит, сила постоянна и направлена против скорости.
Равнодействующая сила пропорциональна ускорению:
AB и CD:
По графику зависимости силы, действующей на тело, от времени (рис. 13) определите, в какие интервалы времени тело: двигалось равномерно, равноускоренно, равнозамедленно, покоилось.
По графику: на участке OB (
Ускорение
- Равноускоренно тело двигалось на участке
– с: сила постоянна и не равна нулю, . - Равномерно тело двигалось на участке
– с: , , скорость постоянна. Если к моменту с скорость не равна нулю, это движение, иначе тело покоится. - Участки
– с и – с: сила меняется, ускорение непостоянно, поэтому движение не равноускоренное. - Равнозамедленного движения на видимом участке нет. Для него нужна постоянная сила против скорости, а после
с график виден не до конца. - Покоилось тело в момент
с, если до начала действия силы оно было неподвижным.
Равноускоренное движение требует постоянной ненулевой силы, равномерное или покой — нулевой равнодействующей.
Равноускоренно:
