Решение задач по теме «Сложение сил. Равнодействующая сила»

Решение задач: сложение сил и равнодействующая

Физика · 7 класс · Республика Беларусь. Опора: § 26 учебника Исаченковой, Громыко, Лещинского (2022), с. 91–94. Сегодня ты будешь по рисунку определять модуль и направление равнодействующей, проверять, к какому телу приложены силы, и объяснять случай $F=0$.

Сначала предскажи

Два человека действуют на одну тележку горизонтальными силами 100 Н и 80 Н. Получится 180 Н или 20 Н? Каких сведений не хватает, чтобы ответить однозначно? Сначала запиши свой ответ.

Нужно знать направления сил. Нарисуй две стрелки для каждого случая. Если обе силы направлены вправо и приложены к одной тележке, равнодействующая равна 180 Н вправо. Если в противоположные стороны — 20 Н в сторону силы 100 Н. Равнодействующая оказывает на выбранное тело такое же действие, как несколько одновременно действующих на него сил.

Три случая по одной прямой

1. В одну сторону: сложи модули. Направление совпадает с направлением обеих сил: $F=F_1+F_2$.
2. В разные стороны: вычти меньший модуль из большего. Направление — в сторону большей силы: $F=|F_1-F_2|$.
3. Равные и противоположные: $F=0$; силы скомпенсированы. У нулевой равнодействующей нет направления.

Это правило применяй к силам, приложенным к одному телу. Руку, действующую на тележку, и тележку, действующую на руку, нельзя складывать как силы тележки. Если силы не лежат на одной прямой, обычная сумма или разность их модулей не даёт ответа. Такой случай показан во вставке «Для любознательных» на с. 93 учебника, но здесь его не рассчитываем.

Как оформить задачу

Шаг 1. Назови тело и запиши силы, приложенные именно к нему. Шаг 2. Нарисуй стрелки с направлениями. Шаг 3. Выбери сумму, разность или компенсацию. Шаг 4. Назови модуль в ньютонах и направление; для $F=0$ направление не указывай. Шаг 5. Проверь, что результат при встречных силах меньше большей из них.

Разобранная задача

На ящик действуют вдоль одной прямой две силы: 12 Н вправо и 7 Н влево. Найди равнодействующую.

Обе силы приложены к ящику; направления противоположны. Модуль $F=12-7=5$ Н. Направление — вправо, в сторону силы 12 Н. Ответ: 5 Н вправо. Проверка: 5 Н меньше 12 Н.

Теперь твоя попытка

Остановись после условия; ответ раскрывай после записи своей схемы.

Л1. На санки действуют две силы тяги вдоль одной прямой: 6 Н вправо и 4 Н вправо. Изобрази обе стрелки и найди равнодействующую.

Л2. На коробку действуют 14 Н вправо и 9 Н влево. Найди модуль и направление равнодействующей. Если поменять направления обеих сил, что изменится?

Л3. Две горизонтальные силы 8 Н действуют на одну шайбу вдоль прямой в противоположные стороны; остальные силы на шайбе скомпенсированы. Чему равна равнодействующая всех сил? Обязательно ли шайба покоится?

Показать ответ после выполнения

Вопросы § 26 учебника

Прочитай три контрольных вопроса на с. 93 и ответь своими словами: что заменяет равнодействующая; как найти её для сонаправленных и противоположных сил; при каком условии скорость остаётся постоянной? Сверь ответ с «Главными выводами» на той же странице. Важно сказать «равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю». Тогда тело покоится или движется равномерно и прямолинейно.

Задачи из упражнения 10

На с. 94 реши № 1: для сил 10 и 12 Н, направленных вдоль одной прямой, найди наибольшую и наименьшую возможные равнодействующие. Потом № 2: отец и сын действуют на шкаф силами 500 и 100 Н. Сначала покажи случай одинакового направления, затем проверь, что будет при противоположном направлении. Это дополнение к условию помогает проверить выбор действия.

Более трудная задача — № 3. Кабина лифта поднимается. Её масса 200 кг, сила упругости троса 2,20 кН вверх; в учебнике для задач принято $g=10$ Н/кг. Покажи обе силы, найди равнодействующую и скажи, может ли движение при этих данных быть равномерным. Сначала переведи 2,20 кН в ньютоны.

Показать ответ после выполнения

Проверь границу правила

Школьник нарисовал на одной схеме «рука толкает тележку 30 Н вправо» и «тележка толкает руку 30 Н влево», затем записал $F=0$ для тележки. Найди ошибку. Силы относятся к разным телам; для тележки нужны все силы, приложенные именно к ней. Из двух этих сил её равнодействующую вычислять нельзя.

Главное

Для одной прямой сначала выбирай тело и направления. Сонаправленные силы складывай; противоположные вычитай; укажи сторону большей силы. Нулевая равнодействующая означает сохранение состояния покоя или равномерного прямолинейного движения, а не обязательную остановку. Следующий шаг — выполнить отдельный выходной билет и домашние задачи по § 26.

Источник: официальный учебник, § 26, с. 91–94. Схемы и формулировки MediaSchool созданы для этого урока; числовые данные рисунков учебника не выдаются за результаты нового опыта.

Полный офлайн-комплект

Скачать веб-урок, раздатку, исходники и презентацию (ZIP).