Номер 379, страница 86 - гдз по физике 9 класс сборник задач Исаченкова, Дорофейчик

(э)

Решение

Для экспериментальной проверки третьего закона Ньютона необходимо провести следующий опыт.

Цель эксперимента: Проверить на опыте справедливость третьего закона Ньютона, согласно которому силы взаимодействия двух тел равны по модулю и противоположны по направлению.

Оборудование: Два пружинных динамометра (желательно с разной ценой деления, как указано в условии), штатив с лапкой (опционально, для удобства).

Теоретическая основа: Третий закон Ньютона гласит, что сила, с которой тело 1 действует на тело 2 ($ \vec{F}_{12} $), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой тело 2 действует на тело 1 ($ \vec{F}_{21} $). Математически это выражается формулой: $ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $. Из этого следует, что модули сил равны: $ |\vec{F}_{12}| = |\vec{F}_{21}| $. В ходе эксперимента мы будем сравнивать модули сил взаимодействия, измеренные динамометрами.

Ход эксперимента:

1. Сцепим крючками два динамометра.

2. Один из динамометров (назовем его Д1) закрепим в штативе или будем удерживать неподвижно рукой.

3. За кольцо второго динамометра (Д2) будем прикладывать силу, растягивая оба динамометра.

4. Зафиксируем показания обоих динамометров, $ F_1 $ и $ F_2 $. Эти показания соответствуют модулям сил, с которыми динамометры действуют друг на друга.

5. Повторим эксперимент несколько раз, изменяя прикладываемую силу (увеличивая и уменьшая ее в пределах рабочих диапазонов динамометров).

Анализ результатов:

В каждом из проведенных опытов мы будем наблюдать, что показания динамометров равны: $ F_1 = F_2 $. Например, если мы растянем систему так, что динамометр Д2 покажет 3 Н, то и динамометр Д1 покажет 3 Н. Это равенство будет сохраняться при любом значении приложенной силы.

Динамометр Д1 измеряет силу, с которой на него действует Д2. Динамометр Д2 измеряет силу, с которой на него действует Д1. Равенство их показаний означает, что силы взаимодействия равны по модулю. Направления сил очевидно противоположны (они растягивают пружины в противоположные стороны).

Тот факт, что динамометры имеют разную цену деления, влияет на точность (погрешность) измерений. Например, если у Д1 цена деления 0,1 Н, а у Д2 — 0,2 Н, то точность всей системы определяется более грубым прибором (Д2). Тем не менее, в пределах этой погрешности показания приборов будут совпадать.

Вывод:

Поскольку в эксперименте показания динамометров, измеряющих силы взаимодействия друг с другом, оказались равными по модулю ($ F_1 = F_2 $), можно заключить, что опыт подтверждает справедливость третьего закона Ньютона.

Ответ: Для экспериментальной проверки третьего закона Ньютона необходимо сцепить два динамометра крючками и растянуть их. При этом показания обоих динамометров будут одинаковы. Это означает, что сила, с которой первый динамометр действует на второй, равна по модулю силе, с которой второй динамометр действует на первый, что и является утверждением третьего закона Ньютона.