ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 20.7: Силы трения покоя, скольжения, качения. Сила сопротивления

План решения:

Чтобы определить, какая сила вызывает ускорение движущегося транспорта (автомобиля или тепловоза), нужно проанализировать взаимодействие колёс с дорогой и рельсами. Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела возникает под действием внешней силы. В случае с транспортом эта внешняя сила является результатом трения между поверхностью качения (колесом) и опорой (дорогой или рельсом).

Вычисление и физическое обоснование:

Рассмотрим механизм движения автомобиля. Двигатель передаёт крутящий момент на ведущие колёса. Колесо пытается провернуться относительно оси, и в точке контакта с дорогой оно отталкивается назад. По третьему закону Ньютона, дорога действует на колесо с равной по модулю и противоположной по направлению силой.

Эта сила направлена вперёд, вдоль траектории движения. Поскольку она не позволяет колесу проскальзывать назад относительно дороги (при нормальном движении без пробуксовки), это сила трения покоя . Именно она является внешней силой, приложенной к системе «автомобиль», и сообщает ему ускорение a согласно формуле F_тр =ma.

Аналогичная ситуация происходит с тепловозом: колёса локомотива давят на рельсы назад, а рельсы толкают локомотив вперёд силой трения покоя. Если бы трения не было (например, на идеально гладком льду), колёса просто буксовали бы на месте, и ускорения центра масс не возникло бы.

Проверка ответа:

Убедимся в логике рассуждений. Сила тяги двигателя — это внутренняя сила для системы «автомобиль». Она не может изменить скорость центра масс системы сама по себе. Внешней силой, взаимодействующей с дорожным покрытием, выступает именно сила трения. Направление этой силы совпадает с направлением ускорения при разгоне. Следовательно, ответ корректен: ускорение сообщает сила трения покоя, действующая со стороны дороги на ведущие колёса.