Номер 19, страница 211 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Решение

Утверждение о том, что при равномерном движении равнодействующая всех сил, действующих на машину, равна нулю, является совершенно верным. Это прямое следствие первого закона Ньютона. Равнодействующая сила — это векторная сумма всех сил, приложенных к телу: $F_{равн} = \sum \vec{F}$. Если скорость постоянна ($\vec{v} = \text{const}$), то ускорение равно нулю ($\vec{a} = 0$), и согласно второму закону Ньютона ($F_{равн} = m\vec{a}$), равнодействующая сила также равна нулю.

Так называемый "парадокс" возникает из-за неверного предположения, что если равнодействующая сила равна нулю, то для поддержания движения не требуется никаких сил. Это предположение игнорирует наличие сил сопротивления, которые в реальных условиях всегда действуют на движущийся автомобиль.

На движущуюся машину действуют две основные группы сил в горизонтальном направлении: с одной стороны, это сила тяги ($F_{тяги}$), создаваемая двигателем и толкающая машину вперед, а с другой — силы сопротивления ($F_{сопр}$), которые направлены против движения. К последним относятся, в первую очередь, сила трения качения колес о дорогу и сила сопротивления воздуха.

Для того чтобы машина двигалась равномерно (то есть с постоянной скоростью), эти силы должны полностью уравновешивать друг друга. Иными словами, векторная сумма силы тяги и силы сопротивления должна быть равна нулю:$\vec{F}_{тяги} + \vec{F}_{сопр} = 0$Это означает, что по величине они должны быть равны, а по направлению — противоположны:$F_{тяги} = F_{сопр}$

Именно для создания этой компенсирующей силы тяги и нужен постоянно работающий двигатель. Если водитель выключит двигатель, сила тяги ($F_{тяги}$) мгновенно станет равной нулю. Однако силы сопротивления ($F_{сопр}$) никуда не исчезнут и продолжат действовать, тормозя автомобиль. Равнодействующая сила перестанет быть нулевой и станет равной силе сопротивления, направленной против движения ($F_{равн} = -F_{сопр}$). Эта нескомпенсированная сила вызовет отрицательное ускорение (замедление), в результате чего машина начнет сбавлять скорость и в конце концов остановится.

Ответ: "Парадокс" объясняется тем, что для равномерного движения необходимо, чтобы равнодействующая (сумма) всех сил была равна нулю, а не чтобы все силы отсутствовали. На движущийся автомобиль всегда действуют силы сопротивления (трение о дорогу, сопротивление воздуха). Чтобы скомпенсировать эти силы и сделать равнодействующую равной нулю, двигатель должен создавать постоянную силу тяги, равную по величине силам сопротивления. Если выключить двигатель, сила тяги исчезнет, а силы сопротивления останутся, что приведет к замедлению и остановке автомобиля.