Задачи › Законы Ньютона, силы

Три силы на одной прямой

  1. Три силы на одной прямой

    Росатом 2019/20, 7 кл.
    3/10

    На тело вдоль одной прямой действуют силы \(f_1\), \(f_2\) и \(f_3\), равнодействующая которых равна \(F = 20\) Н. Если направление силы \(f_1\) изменить на противоположное (не меняя величину), равнодействующая трёх сил не изменит направление, но уменьшится на \(\Delta F_1 = 8\) Н. Если изменить направление силы \(f_2\), равнодействующая изменит направление и уменьшится на \(\Delta F_2 = 6\) Н. Найти величину и направление (по отношению к силе \(F\)) сил \(f_1\), \(f_2\) и \(f_3\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Считайте силы положительными, если они направлены так же, как \(F\), и составьте систему из трёх уравнений для каждого из случаев.

    Ответ

    \(f_1 = 4\) Н, направлена так же, как \(F\); \(f_2 = 17\) Н, направлена так же, как \(F\); \(f_3 = 1\) Н, направлена противоположно \(F\).

    Решение

    Будем считать силы положительными, если они направлены так же, как \(F\). Тогда исходное условие и первое условие дают \[f_1 + f_2 + f_3 = F, \qquad -f_1 + f_2 + f_3 = F - \Delta F_1.\] Вычитая второе уравнение из первого: \[2f_1 = \Delta F_1 \quad\Rightarrow\quad f_1 = \frac{\Delta F_1}{2} = 4\ \text{Н} \quad\text{(направлена как }F\text{)}.\] Для второго условия (направление \(f_2\) изменено, равнодействующая стала \(-(F-\Delta F_2)\)): \[f_1 + f_2 + f_3 = F, \qquad f_1 - f_2 + f_3 = -(F - \Delta F_2).\] Вычитая второе уравнение из первого, получаем \[2f_2 = 2F - \Delta F_2 \quad\Rightarrow\quad f_2 = F - \frac{\Delta F_2}{2} = 17\ \text{Н} \quad\text{(направлена как }F\text{)}.\] Из первого условия \[f_3 = F - f_1 - f_2 = \frac{\Delta F_2 - \Delta F_1}{2} = -1\ \text{Н},\] то есть \(f_3 = 1\) Н, направлена противоположно \(F\).

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи