Конечно! Давайте подробно разберем задачу.
У нас есть тело массой ( m = 5 ) кг, которое движется вертикально вверх с ускорением ( a = 2 ) м/с². Нам нужно определить модуль и направление равнодействующей силы, действующей на это тело.
Для начала, вспомним второй закон Ньютона, который гласит, что сумма всех сил, действующих на тело, равна произведению массы тела на его ускорение:
[ \sum \mathbf{F} = m \mathbf{a} ]
Здесь:
- ( \sum \mathbf{F} ) — равнодействующая сила,
- ( m ) — масса тела,
- ( \mathbf{a} ) — ускорение тела.
Рассмотрим все силы, действующие на тело. На тело действует сила тяжести ( \mathbf{F}_g ) и некоторая сила ( \mathbf{F} ), благодаря которой тело движется с данным ускорением ( a ). Сила тяжести направлена вниз и равна:
[ \mathbf{F}_g = m \mathbf{g} ]
где ( g ) — ускорение свободного падения (приблизительно ( 9.8 ) м/с²).
В нашем случае ( \mathbf{g} ) направлено вниз, поэтому можем записать:
[ \mathbf{F}_g = 5 \, \text{кг} \times 9.8 \, \text{м/с}^2 = 49 \, \text{Н} ]
Теперь найдем равнодействующую силу ( \sum \mathbf{F} ). Поскольку тело движется вертикально вверх с ускорением ( a = 2 ) м/с², то равнодействующая сила должна учитывать и силу, необходимую для преодоления силы тяжести, и силу, необходимую для создания ускорения.
Равнодействующая сила направлена вверх и равна:
[ \sum \mathbf{F} = m \mathbf{a} ]
Подставим значения:
[ \sum \mathbf{F} = 5 \, \text{кг} \times 2 \, \text{м/с}^2 = 10 \, \text{Н} ]
Это сила, необходимая для создания ускорения 2 м/с². Но поскольку тело движется вверх, необходимо также преодолеть силу тяжести, равную 49 Н.
Следовательно, полная равнодействующая сила, действующая на тело, будет суммой силы тяжести и силы, создающей ускорение:
[ \sum \mathbf{F}{\text{общая}} = \mathbf{F}{\text{активная}} + \mathbf{F}_g ]
Так как ( \mathbf{F}_{\text{активная}} ) направлена вверх, а ( \mathbf{F}_g ) направлена вниз, мы можем записать:
[ \sum \mathbf{F}_{\text{общая}} = 10 \, \text{Н} + 49 \, \text{Н} = 59 \, \text{Н} ]
Таким образом, модуль равнодействующей силы составляет 59 Н, и она направлена вверх.