ГДЗ по физике, 9 класс, Перышкин, номер 12.2: Второй закон Ньютона

План решения:

• Вспомним формулировку второго закона Ньютона: ускорение тела прямо пропорционально равнодействующей сил и обратно пропорционально массе.
• Проанализируем векторные соотношения между силой, ускорением и скоростью при прямолинейном движении с постоянным ускорением.

Вычисление и анализ:

Согласно второму закону Ньютона, записанному в векторной форме:

где a — ускорение, F_res — равнодействующая сила, m — масса тела (скалярная положительная величина).

Из этой формулы следует, что вектор ускорения a всегда сонаправлен с вектором равнодействующей силы F_res. Это верно для любого движения, описываемого этим законом.

Теперь рассмотрим скорость v. При прямолинейном движении векторы скорости и ускорения лежат на одной прямой. Однако их направление может совпадать или быть противоположным:

• Если тело разгоняется (движется в направлении действия силы), то v сонаправлена с a и, следовательно, с F_res.
• Если тело тормозит (движется против направления действия силы), то v направлена противоположно a и, следовательно, противоположно F_res.

Таким образом, только ускорение жестко связано с силой своим направлением, а скорость может иметь любое из двух возможных направлений относительно силы.

Проверка:

Рассмотрим пример: мяч бросают вертикально вверх. На него действует сила тяжести вниз (F_res направлена вниз). Ускорение свободного падения также направлено вниз (a сонаправлено с F_res). Но пока мяч летит вверх, его скорость v направлена вверх, то есть противоположно силе и ускорению. Это подтверждает вывод: ускорение всегда сонаправлено с силой, а скорость может быть направлена противоположно.