Номер 4, страница 152 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

4. Что такое внутренние силы? Внешние силы?

Внутренние силы

В механике, при анализе движения системы, состоящей из нескольких тел или частиц, силы взаимодействия принято делить на две категории: внутренние и внешние. Внутренними силами называются силы взаимодействия между телами (или частями), принадлежащими к рассматриваемой системе. Эти силы возникают внутри самой системы.

Например, если рассматривать систему, состоящую из Земли и Луны, то сила гравитационного притяжения между ними будет внутренней. Если система — это два шара, соударяющиеся на бильярдном столе, то силы, с которыми они действуют друг на друга в момент удара, являются внутренними.

Ключевой особенностью внутренних сил является то, что они всегда появляются парами в соответствии с третьим законом Ньютона. Для любых двух тел $1$ и $2$ в системе, сила действия тела $1$ на тело $2$ ($\vec{F}_{12}$) всегда равна по величине и противоположна по направлению силе действия тела $2$ на тело $1$ ($\vec{F}_{21}$), то есть $\vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21}$. Вследствие этого векторная сумма всех внутренних сил в любой замкнутой системе всегда равна нулю:

$\sum \vec{F}_{вн} = 0$

Это означает, что внутренние силы не могут изменить суммарный импульс системы или ускорить ее центр масс. Они могут лишь изменять взаимное положение тел в системе, их скорости относительно друг друга и вызывать деформации.

Ответ: Внутренние силы — это силы, с которыми взаимодействуют тела или частицы, входящие в состав одной и той же механической системы.

Внешние силы

Внешними силами называют силы, действующие на тела рассматриваемой системы со стороны тел, которые не входят в эту систему. То есть, это воздействия на систему извне. Понятие внешних и внутренних сил относительно и зависит от того, что именно мы выбираем в качестве системы.

Например, если система — это падающий на Землю мяч, то сила тяжести (со стороны Земли) и сила сопротивления воздуха являются для мяча внешними силами. Если же мы расширим систему и включим в нее и мяч, и Землю, то их гравитационное взаимодействие станет внутренней силой, а вот притяжение со стороны Солнца или Луны будет уже внешней силой для системы "мяч-Земля".

В отличие от внутренних сил, векторная сумма внешних сил, как правило, не равна нулю. Именно эта результирующая внешняя сила определяет, как будет двигаться система как целое, а именно — какое ускорение получит ее центр масс. Это описывается вторым законом Ньютона для системы тел:

$\sum \vec{F}_{внеш} = M \cdot \vec{a}_{ц.м.}$

где $M$ — это полная масса всех тел системы, а $\vec{a}_{ц.м.}$ — ускорение ее центра масс. Таким образом, только внешние силы способны изменить суммарный импульс системы.

Ответ: Внешние силы — это силы, действующие на тела, входящие в систему, со стороны тел, не принадлежащих данной системе.