Номер 23, страница 211 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

Нет, двигаться по дороге-серпантину с постоянным модулем скорости, не прикладывая силу, невозможно.

Почему?

Этот вопрос связан с основными законами динамики Ньютона.

1. Скорость — это векторная величина, она имеет как модуль (числовое значение), так и направление. Движение по дороге-серпантину — это движение по криволинейной траектории. Даже если модуль скорости постоянен (например, спидометр показывает одно и то же значение), направление вектора скорости постоянно меняется в каждой точке траектории, так как он всегда направлен по касательной к ней.

2. Согласно определению, ускорение — это величина, характеризующая быстроту изменения скорости. Поскольку направление скорости меняется, тело движется с ускорением. Это ускорение называется центростремительным (или нормальным), и оно направлено к центру кривизны траектории.

3. Согласно второму закону Ньютона, ускорение тела вызывается действием силы. Связь между силой $\vec{F}$, массой тела $m$ и его ускорением $\vec{a}$ выражается формулой: $\vec{F} = m\vec{a}$. Если есть ускорение ($\vec{a} \neq 0$), то обязательно должна быть и результирующая сила ($\vec{F} \neq 0$), которая его создает.

Таким образом, для того чтобы тело (например, автомобиль) могло двигаться по криволинейной траектории серпантина, на него должна действовать сила, направленная к центру поворота (центростремительная сила). Эта сила и заставляет тело изменять направление своего движения, не давая ему двигаться прямолинейно по инерции. В реальности эту роль выполняет сила трения между шинами автомобиля и дорожным полотном.

Ответ: Нет, невозможно. Для движения по криволинейной траектории, какой является серпантин, необходимо наличие центростремительной силы, которая изменяет направление вектора скорости, даже если его модуль остается постоянным. Согласно второму закону Ньютона, наличие силы является обязательным условием для любого ускорения, в том числе и центростремительного.