Тема: Силы
Условие задания:
Установи верное соответствие между номером и названием конкретной силы, которая показана на рисунке 1, где силы возникают в физической системе «тело – пружина».
Рисунок 1. Изображение сил
На рисунке изображена пружина, подвешенная к потолку, к которой прикреплено тело. От тела отходят три стрелки, обозначающие силы:
- Стрелка 1 направлена вниз от тела.
- Стрелка 2 направлена вверх от тела.
- Стрелка 3 направлена вверх вдоль пружины.
Решение:
Рассмотрим каждую силу по отдельности:
1. Сила, обозначенная стрелкой 1:
Стрелка 1 направлена вертикально вниз от центра тела. Это направление всегда соответствует силе тяжести, которая действует на любое тело, находящееся в поле притяжения Земли. Сила тяжести вычисляется по формуле:
\[F_т = m \cdot g\]где \(m\) – масса тела, а \(g\) – ускорение свободного падения.
Таким образом, сила 1 – это сила тяжести.
2. Сила, обозначенная стрелкой 2:
Стрелка 2 направлена вертикально вверх от центра тела. Эта сила действует со стороны пружины на тело, пытаясь вернуть пружину в исходное состояние (если пружина растянута). Такая сила называется силой упругости. Она возникает при деформации пружины и направлена против деформации. По закону Гука, сила упругости вычисляется по формуле:
\[F_{упр} = k \cdot \Delta x\]где \(k\) – коэффициент жесткости пружины, а \(\Delta x\) – величина деформации пружины.
Таким образом, сила 2 – это сила упругости.
3. Сила, обозначенная стрелкой 3:
Стрелка 3 направлена вертикально вверх вдоль пружины, от пружины к точке крепления. Эта сила является реакцией опоры (потолка) на действие пружины. Пружина растянута и тянет потолок вниз, а потолок, в свою очередь, действует на пружину с силой, направленной вверх. Эта сила также является силой упругости, но действует со стороны пружины на опору. В данном контексте, если мы рассматриваем силы, действующие на тело, то сила 2 – это сила упругости, действующая на тело. Сила 3 – это сила, с которой пружина действует на опору, или, если рассматривать систему в целом, это сила натяжения пружины, которая передается на опору. В контексте школьной физики, когда речь идет о силах, возникающих в системе "тело-пружина", и одна из сил уже названа силой упругости (сила 2), то сила 3, направленная вверх от пружины к точке крепления, часто интерпретируется как сила натяжения пружины, которая передается на опору.
Однако, если быть более точным, сила 3 – это также сила упругости, но действующая на верхнюю точку крепления пружины. В задачах такого типа, где нужно сопоставить силы с их названиями, обычно подразумевается, что сила, действующая на тело со стороны пружины, называется силой упругости (сила 2), а сила, с которой пружина действует на опору, может быть названа силой натяжения или также силой упругости, но применительно к опоре. Если выбирать из стандартных названий, то для силы, передающейся через пружину на опору, подходит название сила натяжения.
Вывод:
- 1 – Сила тяжести
- 2 – Сила упругости
- 3 – Сила натяжения (или сила упругости, действующая на опору)
Ответ для заполнения:
1: Сила тяжести
2: Сила упругости
3: Сила натяжения