Физика 9 класс учебник Перышкин, Гутник - страница 97

   Под влиянием гравитационного притяжения Земли, шарик начинает набирать скорость и перемещается из положения В в точку А. Именно эта сила, обусловленная взаимодействием с планетой, инициирует его движение. Ускорение, как и сама сила тяжести, направлено вертикально вниз, к центру Земли. При этом вектор скорости шарика всегда касается траектории его движения, которая носит криволинейный характер.

   Деформация шнура, выраженная в его растяжении, породила в нем упругую силу. Эта сила, стремясь вернуть шнур в исходное состояние, действует в направлении от подвешенного объекта к точке его фиксации, то есть вдоль оси шнура. В то время как вектор скорости объекта определяется касательной к траектории его движения, сила упругости направлена к центру описываемой им окружности. Следовательно, движение объекта носит криволинейный, круговой характер.

   Траектория движения объекта определяется воздействующей на него силой. Если вектор силы совпадает с направлением перемещения объекта или же отсутствует вовсе, его движение будет происходить по прямой линии.
   В случае, когда сила приложена под углом к вектору скорости объекта, его путь будет изгибаться, образуя криволинейную траекторию.

   Когда объект перемещается по траектории в форме круга, поддерживая при этом неизменную скорость своего движения, на него действует определенная сила. Эта сила всегда ориентирована в сторону центра этого круга и носит название центростремительной.

   В процессе выполнения виража летательный аппарат кренится в направлении маневра. Это происходит потому, что результирующая сила, образованная весом воздушного судна и его аэродинамической подъемной силой, должна быть ориентирована к центру траектории движения по дуге. Таким образом, пилот, управляя рулями, инициирует необходимое для этого центростремительное ускорение. В отличие от самолета, судно на воде при повороте демонстрирует тенденцию к отклонению в противоположную сторону из-за инерционных свойств. Это связано с тем, что на его внешний борт оказывается значительное давление, которое и обеспечивает требуемое центростремительное ускорение.

   На изгибах железнодорожного пути машинист снижает скорость, поскольку из-за центробежной силы существует риск схода поезда с рельсов.

   Анализируя представленную на рисунке 61 траекторию движения шарика, где каждая отметка соответствует положению объекта через интервал в одну секунду, мы можем выделить следующие этапы:
   Период 0–3 секунды. На данном отрезке траектории шарик демонстрирует равномерное движение. Это подтверждается тем, что промежутки между последовательными положениями шарика идентичны. Отсутствие изменения скорости указывает на то, что внешние силы на него не воздействовали.
   Период 4–6 секунд. В этот промежуток времени наблюдается равноускоренное движение. Расстояния между положениями шарика последовательно увеличиваются, что свидетельствует о росте его скорости. Следовательно, на шарик действовала сила, направленная в сторону его движения, способствуя ускорению.
   Период 7–9 секунд. Здесь шарик движется с непостоянной скоростью по дугообразной траектории. Это указывает на наличие действующей силы, которая не совпадает по направлению с вектором скорости. Такая сила изменяет как модуль, так и направление движения шарика.
   Период 10–12 секунд. На этом этапе движение шарика является равнозамедленным. Расстояния между его положениями с каждой секундой сокращаются, что означает уменьшение скорости. Это происходит под действием силы, направленной в противоположную сторону от движения.
   Период 13–15 секунд. Аналогично первому участку, шарик движется равномерно. Равные интервалы между положениями свидетельствуют об отсутствии результирующей силы, воздействующей на объект.
   Период 16–19 секунд. Этот участок характеризуется движением с переменной скоростью по криволинейной траектории. Это означает, что на шарик действует сила, имеющая составляющую, перпендикулярную вектору скорости, что приводит к изменению как скорости, так и направления движения.
   Итоговый вывод. В интервалах 0–3 и 13–15 секунд результирующая сила на шарик отсутствовала. На отрезке 4–6 секунд сила действовала в направлении движения. В периоды 7–9 и 16–19 секунд сила была направлена под углом к вектору скорости, вызывая изменения как в величине, так и в направлении движения. На участке 10–12 секунд сила действовала против направления движения.