Разбор КР №1. Взаимодействие тел. Сила. Первый закон Ньютона

Взаимодействие тел и первый закон Ньютона

Сначала вернись к одной ошибке контрольной. Запиши её причину, исправь решение и реши новый пример. Если ты получил нулевой путь при vₓ=4−2t на 0–4 с, найди момент поворота. Две части пути по 4 м дают 8 м, хотя перемещение нулевое. Для новой попытки возьми vₓ=3−t на 0–6 с: поворот 3 с, путь 9 м, перемещение 0.

Все фотореалистичные сцены созданы ImageGen и иллюстрируют ситуации. Числа задаются условиями, по фотографии их не измеряют.

Что меняет движение

При контакте ракетка изменяет движение мяча. Взаимодействие может также вызвать деформацию. Количественная характеристика взаимодействия — сила, векторная величина. Для каждой силы надо назвать тело, на которое она действует, и её источник.

На лежащее тело действуют Земля и опора. Направленные вверх и вниз силы могут компенсироваться. Это не означает, что взаимодействий нет.

Почему движение может продолжаться

Если брусок равномерно скользит по горизонтальному столу, тягу компенсирует трение. Сила тяжести и реакция опоры тоже компенсированы. Векторная сумма всех сил — результирующая — равна нулю, хотя брусок движется.

При противоположных горизонтальных силах по 8 Н сумма равна 0. В инерциальной системе $a=0$, поэтому начальный вектор скорости сохраняется. Без начальной скорости нельзя решить, покоится тело или движется.

После прекращения контакта сила руки исчезает. Но тело не обязано сразу остановиться. В реальном опыте его постепенно замедляют сопротивление и трение. В модели без сопротивления оно продолжало бы равномерно двигаться по прямой.

Опыт с монетой

Предскажи, что случится, если быстро убрать карточку горизонтально. Демонстрацию проводит учитель над столом с пластиковым стаканом. Монета за короткое время почти не приобретает горизонтальной скорости и после ухода опоры падает под действием тяжести. Инерция описывает сохранение движения по горизонтали, а падение связано с силой тяжести.

Формулировка закона

Существуют инерциальные системы отсчёта, в которых тело сохраняет вектор скорости, если силы отсутствуют или их действие скомпенсировано. Покой соответствует нулевой скорости; равномерное прямолинейное движение — постоянной ненулевой.

При vₓ=2 м/с за 4 с перемещение равно 8 м, ускорение 0. Равномерное движение по окружности сюда не относится: там меняется направление скорости. Для коротких школьных опытов систему Земли можно приближённо считать инерциальной.

Проверь себя

Запиши решение до открытия ключей. Система Земли приближённо инерциальна. В численных задачах результирующая постоянна или равна нулю, как указано. Воздух в задаче Б не учитывается.

А. На брусок действуют горизонтальные силы 8 Н вправо и 8 Н влево. Вертикальные силы скомпенсированы. Может ли он двигаться? Опиши допустимое движение в системе Земли.

Б. Шайба после удара скользит по горизонтальному льду и замедляется. Какие тела действуют на неё? Почему остановка не опровергает первый закон Ньютона?

В. В инерциальной системе результирующая сил равна нулю. В начальный момент vₓ=−3 м/с, x₀=5 м. Найди vₓ и x через 4 с.

Новая попытка после ошибки. После исправления закрой ответы и реши: vₓ=+4 м/с,x₀=−2 м, результирующая 0. Найди x через 3 с.

Показать ответ после выполнения

Домашняя работа

1. При результирующей 0 vₓ=−2 м/с,x₀=8 м. Найди x через 5 с. 2) Объясни, почему остановка катящегося по полу мяча не опровергает закон инерции.

Главное

Сила характеризует взаимодействие. В инерциальной системе при нулевой результирующей тело сохраняет вектор скорости: покоится или движется равномерно по прямой.