Номер 3, страница 51 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

3. Решаем задачи.

№ 1. Ваня пытается сдвинуть шкаф, прикладывая при этом силу $F_1 = 120 Н$, но шкаф остается на месте. Определите значение силы $F_2$, которая мешает Ване сдвинуть шкаф.

№ 2. На рис. 28 изображена сила $F_0 = 4 Н$, приложенная к точке А.

Рис. 28

А. Изобразите силу $F_1 = 10 Н$, приложенную к точке А и направленную под углом $\alpha_1 = 90^\circ$ к силе $F_0$ (в математике углы откладываются против часовой стрелки).

Б. Изобразите силу $F_2 = 8 Н$, приложенную к точке В и направленную под углом $\alpha_2 = 270^\circ$ к силе $F_0$.

В. Изобразите силу $F_3 = 4 Н$, приложенную к точке С и направленную под углом $\alpha_3 = 180^\circ$ к силе $F_0$.

№ 1

Дано:

$F_1 = 120 \, \text{Н}$

Найти:

$F_2$

Решение:

Поскольку шкаф остается на месте, он находится в состоянии равновесия. Согласно первому закону Ньютона, это означает, что сумма всех сил, действующих на шкаф, равна нулю. В горизонтальном направлении на шкаф действуют две силы: сила $F_1$, приложенная Ваней, и сила трения покоя $F_2$, которая препятствует движению. Эти силы направлены в противоположные стороны.

Условие равновесия в векторной форме: $\vec{F_1} + \vec{F_2} = 0$.

Отсюда следует, что в проекции на горизонтальную ось модули этих сил равны: $F_1 = F_2$.

Таким образом, сила $F_2$, мешающая Ване сдвинуть шкаф, по своему значению равна силе, которую он прикладывает.

$F_2 = F_1 = 120 \, \text{Н}$

Ответ: Значение силы $F_2$, которая мешает Ване сдвинуть шкаф, составляет $120 \, \text{Н}$.

№ 2

Решение:

Вначале определим масштаб, используемый на рисунке. Сила $F_0$ имеет величину $4 \, \text{Н}$ и изображена в виде вектора, длина которого составляет 2 клетки. Следовательно, масштаб изображения: 1 клетка соответствует силе в $2 \, \text{Н}$.

Исходная сила $F_0$ направлена вертикально вверх. Все углы отсчитываются от этого направления против часовой стрелки.

А. Изобразите силу $F_1 = 10 \, \text{Н}$, приложенную к точке А и направленную под углом $\alpha_1 = 90^\circ$ к силе $F_0$.

Рассчитаем длину вектора $F_1$ в клетках: $L_1 = \frac{F_1}{2 \, \text{Н/кл.}} = \frac{10 \, \text{Н}}{2 \, \text{Н/кл.}} = 5$ клеток.

Направление вектора $F_1$ определяется углом $\alpha_1 = 90^\circ$ против часовой стрелки от направления силы $F_0$ (вверх). Поворот на $90^\circ$ против часовой стрелки от вертикального направления вверх соответствует горизонтальному направлению влево.

Ответ: Вектор силы $F_1$ должен исходить из точки А, быть направлен горизонтально влево и иметь длину 5 клеток.

Б. Изобразите силу $F_2 = 8 \, \text{Н}$, приложенную к точке В и направленную под углом $\alpha_2 = 270^\circ$ к силе $F_0$.

Рассчитаем длину вектора $F_2$ в клетках: $L_2 = \frac{F_2}{2 \, \text{Н/кл.}} = \frac{8 \, \text{Н}}{2 \, \text{Н/кл.}} = 4$ клетки.

Направление вектора $F_2$ определяется углом $\alpha_2 = 270^\circ$ против часовой стрелки от направления силы $F_0$ (вверх). Поворот на $270^\circ$ против часовой стрелки эквивалентен повороту на $90^\circ$ по часовой стрелке, что соответствует горизонтальному направлению вправо.

Ответ: Вектор силы $F_2$ должен исходить из точки В, быть направлен горизонтально вправо и иметь длину 4 клетки.

В. Изобразите силу $F_3 = 4 \, \text{Н}$, приложенную к точке С и направленную под углом $\alpha_3 = 180^\circ$ к силе $F_0$.

Рассчитаем длину вектора $F_3$ в клетках: $L_3 = \frac{F_3}{2 \, \text{Н/кл.}} = \frac{4 \, \text{Н}}{2 \, \text{Н/кл.}} = 2$ клетки.

Направление вектора $F_3$ определяется углом $\alpha_3 = 180^\circ$ от направления силы $F_0$ (вверх). Поворот на $180^\circ$ соответствует противоположному направлению, то есть вертикально вниз.

Ответ: Вектор силы $F_3$ должен исходить из точки С, быть направлен вертикально вниз и иметь длину 2 клетки.

Итоговый рисунок с изображенными силами: