Question

Хлопчик тримає на нитці кульку , наповнену воднем . Які дії взаємно компенсуються , якщо кулька перебуває в стані спокою ? Хлопчик випустив кульку. Чому вона почала рухатися прискорено ?

Answer 1

Коли кулька перебуває в стані спокою на нитці, сили, що діють на неї, взаємно компенсуються. З одного боку, на кульку діє сила тяжіння, спрямована вниз, а з іншого боку - сила натягу нитки, спрямована вгору. Ці дві сили мають однаковий модуль і протилежні напрямки, тому вони компенсують одна одну, і кулька залишається в стані спокою.

Коли хлопчик випускає кульку з рук, на неї починають діяти дві сили: сила тяжіння, що спрямована вниз, і сила опору повітря, що спрямована вгору і залежить від швидкості руху кульки. На початку руху опір повітря ще не значний, тому кулька починає рухатися прискорено.

Answer 2

Якщо кулька перебуває в стані спокою, то дії, що взаємно компенсуються, полягають у збалансованій силі тяжіння та силі архімедового піднімання. Сила тяжіння спрямована вниз, а сила архімедового піднімання спрямована вгору та рівна вазі рідини, яку вона витісняє. В результаті цих протилежних сил, кулька залишається у стані спокою.

Коли хлопчик випускає кульку, ситуація змінюється. Кулька починає рухатися прискорено через дію сили тяжіння. Сила тяжіння продовжує діяти на кульку вниз, але втрачається сила архімедового піднімання, оскільки кулька вже не знаходиться у рідині. Тому кулька піддана впливу нерівноважних сил, і вона рухається прискорено в напрямку сили тяжіння (вниз).

Цей рух кульки може бути пояснений другим законом Ньютона (законом руху): сила, діюча на кульку, є силою тяжіння, а маса кульки викликає її прискорення. Згідно з цим законом, прискорення кульки пропорційне силі тяжіння та обернено пропорційне масі кульки. Тому кулька починає рухатися прискорено в напрямку сили тяжіння після того, як її випустили.