Упражнение 17 к § 17

В точке B скорость шарика направлена вдоль прямой AB — вправо. После действия силы шарик движется к C, то есть вправо-вниз: у скорости появилась составляющая, направленная вниз. Изменение скорости направлено туда же, куда ускорение, а ускорение — туда же, куда сила.

Стрелки 2 и 4 лежат на одной прямой со скоростью. Сила в этих направлениях могла бы только разогнать или затормозить шарик — он остался бы на прямой AB и к точке C не попал бы.

Сила в направлении 1 (вверх) отклонила бы шарик вверх, а не вниз.

Остаётся направление 3: сила, направленная вниз, добавляет к скорости составляющую вниз, и шарик сворачивает вправо-вниз — к точке C.

Признаки действия силы: меняется модуль скорости (расстояния между отметками за одинаковые секунды разные) или направление скорости (траектория изгибается). Сопротивление не учитываем.

Участок 0—3. Траектория прямая, но расстояния между соседними отметками растут — шарик разгоняется. Сила действовала и была направлена вдоль скорости, в ту же сторону.

Участок 4—6. Прямая, отметки на одинаковых расстояниях — ни модуль, ни направление скорости не менялись. Сила не действовала (или силы были скомпенсированы).

Участок 7—9. Траектория изгибается — направление скорости меняется. Сила действовала и была направлена под углом к скорости, в сторону поворота, то есть влево от направления движения. Расстояния между отметками при этом не менялись — сила перпендикулярна скорости и меняла только её направление.

Участок 10—12. Снова поворот, теперь в другую сторону. Сила действовала под углом к скорости — вправо от направления движения.

Участок 13—15. Прямая, отметки равноотстоящие — силы не было.

Участок 16—19. Прямая, расстояния между отметками убывают — шарик тормозит. Сила действовала против скорости.

Почему на 7—9 шарик повернул налево, а на 10—12 — направо? Направление скорости поворачивается в ту сторону, куда направлена сила. На участке 7—9 сила была направлена влево от скорости, на участке 10—12 — вправо.

Участки AB и CD — кривые. На кривой траектории направление скорости меняется в каждой точке, а изменить направление скорости может только сила. Значит, на участках AB и CD сила действовала наверняка — она была направлена под углом к скорости, в сторону вогнутости дуги.

Участки BC и DE — прямые. Направление скорости на них не менялось, но это не значит, что силы не было. Сила, направленная вдоль прямой (по скорости или против неё), не меняет направления, а меняет только модуль скорости — тело разгоняется или тормозит, оставаясь на прямой. Поэтому на BC и DE сила могла действовать, если была направлена вдоль этих отрезков. По одной лишь форме траектории, без отметок времени, различить случаи «сила есть» и «силы нет» на прямых участках нельзя.