В3. Яхта массой m = 6,0 т движется с постоянной скоростью при попутном ветре. На рисунке 39 изображены сила Архимеда Fл (выталкивающая сила) и сила сопротивления Fс, с которой вода действует на яхту. Если ветер действует на яхту с силой Fв, направленной горизонтально, то

Решение:

Яхта движется с постоянной скоростью, следовательно, равнодействующая всех сил, действующих на нее, равна нулю (первый закон Ньютона). Силы, действующие на яхту, можно разложить на вертикальные и горизонтальные составляющие.

1. Вертикальные силы: Сила Архимеда \( F_A \) направлена вверх, а сила тяжести \( F_{тяж} \) (соответствующая массе яхты \( m \)) направлена вниз. Поскольку яхта не тонет и не взлетает, эти силы уравновешиваются: \( F_A = F_{тяж} = mg \).
2. Горизонтальные силы: Сила ветра \( F_в \) направлена вперед (попутный ветер), а сила сопротивления воды \( F_c \) направлена назад (против движения). Поскольку яхта движется с постоянной скоростью, равнодействующая горизонтальных сил равна нулю: \( F_в - F_c = 0 \) или \( F_в = F_c \).

Вывод: При движении яхты с постоянной скоростью под действием попутного ветра, сила ветра, толкающая яхту вперед, уравновешивается силой сопротивления воды, действующей назад. Вертикальные силы (сила Архимеда и сила тяжести) также уравновешены.