Покой и равномерное прямолинейное движение тела ПОДУМАЙ И ОТВЕТЬ 1. Приведите примеры тел, находящихся в покое или движущихся равномерно и прямолинейно. Укажите в каждом из этих примеров силы, которые взаимно компенсируются. 2. Почему в экспериментальном задании на страни- це 50 карандаши не падали? Что произойдёт, если вместо картонки карандаши положить на полоску бу- маги? Объясните, почему во втором опыте каранда- ши падают, а в первом нет. 3. Петя, слезая с дерева, зацепился за ветку. Какой по величине должна быть сила упругости со стороны ветки, чтобы Петя не упал? Масса Пети — 40 кг. 14. Капля дождя падает с постоянной скоростью. На- рисуйте каплю и укажите силы, действующие на неё. (Обратите внимание на длину стрелок.) 5. Велосипедист, вращая педали, создаёт силу, дей- ствующую на велосипед в направлении движения. Эта сила равна по величине силе сопротивления воз- духа, направленной назад. Будет ли при этом усло- вии изменяться скорость велосипедиста? Что должен сделать велосипедист, чтобы увеличить скорость? В каком случае скорость велосипедиста будет умень- шаться? 6. Лодку сносит течением реки. Что должен делать человек в лодке, чтобы оставаться на месте (отно- сительно берега)?

Примеры тел в покое и при равномерном движении:

• В покое: книга на столе, стена дома, камень на земле.
• В равномерном движении: автомобиль на прямой трассе с постоянной скоростью, лифт, поднимающийся равномерно, самолет в крейсерском режиме полета.

В каждом из этих примеров силы, действующие на тело, скомпенсированы. Например, на книгу на столе действуют сила тяжести (направленная вниз) и сила реакции опоры (направленная вверх), равные по величине и противоположные по направлению.

В первом случае карандаши не падали, так как сила трения между карандашами и картонкой была достаточной, чтобы удержать их от падения при резком удалении картонки. Если заменить картонку на полоску бумаги, то карандаши упадут, так как у бумаги меньшая жесткость и, как следствие, меньшая сила трения.

Сила упругости со стороны ветки должна быть равна силе тяжести, действующей на Петю. Сила тяжести рассчитывается как масса, умноженная на ускорение свободного падения: \[F = mg\] где \[m = 40 \text{ кг}\] и \[g \approx 9.8 \text{ м/с}^2\] Тогда \[F = 40 \text{ кг} \times 9.8 \text{ м/с}^2 = 392 \text{ Н}\] Таким образом, сила упругости должна быть равна 392 Н.

Капля дождя, падающая с постоянной скоростью:

На каплю действуют две силы: сила тяжести (направленная вниз) и сила сопротивления воздуха (направленная вверх). Поскольку капля движется с постоянной скоростью, эти силы равны по величине и противоположны по направлению.

Если сила, создаваемая велосипедистом, равна силе сопротивления воздуха, то скорость велосипедиста не будет изменяться. Чтобы увеличить скорость, велосипедист должен увеличить силу, создаваемую педалями, чтобы она превышала силу сопротивления воздуха. Скорость будет уменьшаться, если сила сопротивления воздуха будет больше силы, создаваемой велосипедистом.

Чтобы оставаться на месте относительно берега, человек в лодке должен направлять лодку против течения с такой скоростью, чтобы компенсировать снос течением.