Кратко
\(a=0\ \text{м/с}^2\): после удара на шайбу по горизонтали не действует сила, поэтому она движется равномерно.
\(a=0{,}3\ \text{м/с}^2\).
\(a=\dfrac{g}{5}\approx 2{,}0\ \text{м/с}^2\) при \(g\approx10\ \text{м/с}^2\).
Для автомобиля: \(F_{\text{рез}}\approx 2{,}4\ \text{кН}\); для человека: \(F_{\text{рез}}\approx160\ \text{Н}\). При разгоне эти силы направлены вперёд.Нужно время удара \(t\). Тогда \[ a=\frac{20}{t}\ \text{м/с}^2,\qquad F=\frac{2}{t}\ \text{Н}. \]
Как это получается
25. На идеально гладком льду нет силы трения. Сила тяжести направлена вниз, но её уравновешивает нормальная реакция льда. После удара равнодействующая равна нулю, значит, ускорение равно нулю. Шайба сохраняет скорость по инерции.
26. Из второго закона Ньютона: \[ F=m_1a_1=1\cdot0{,}2=0{,}2\ \text{Н}. \] Новая сила: \[ 3F=0{,}6\ \text{Н}. \] Тогда \[ a_2=\frac{3F}{m_2}=\frac{0{,}6}{2}=0{,}3\ \text{м/с}^2. \] Проверка: \(m_2a_2=2\cdot0{,}3=0{,}6\ \text{Н}=3F\).
27. Ускорение сообщает не отдельная «сила двигателя», а равнодействующая внешних сил.
Для автомобиля: \[ F_{\text{рез}}=Ma=1200\cdot\frac{g}{5}\approx1200\cdot2=2400\ \text{Н}. \] То есть около \(2{,}4\ \text{кН}\).
Для человека: \[ F_{\text{рез}}=ma=80\cdot\frac{g}{5}\approx80\cdot2=160\ \text{Н}. \]
При разгоне:
- на автомобиль со стороны дороги действует сила трения о ведущие колёса, направленная вперёд; сила сопротивления воздуха направлена назад;
- на человека со стороны сиденья или спинки действует сила, направленная вперёд;
- силы тяжести направлены вниз, а нормальные реакции — вверх; по вертикали они уравновешиваются.
Двигатель сам по себе не является внешней силой для автомобиля: он заставляет колёса отталкиваться от дороги, а дорога уже действует на автомобиль силой трения вперёд.
28. Скорость мяча при ударе меняет направление, поэтому изменение скорости по модулю равно \[ |\Delta v|=10-(-10)=20\ \text{м/с}. \] Среднее ускорение: \[ a_{\text{ср}}=\frac{|\Delta v|}{t}=\frac{20}{t}. \] Средняя сила: \[ F_{\text{ср}}=m a_{\text{ср}} =0{,}1\cdot\frac{20}{t} =\frac{2}{t}\ \text{Н}. \] Ускорение мяча направлено от стены, сила стены на мяч — тоже от стены; мяч действует на стену с такой же по модулю силой, направленной в стену.
В №28 в условии не хватает времени удара \(t\). Какое время удара указано в №28?