По графику зависимости силы, действующей на тело, от времени (рис. 241) определите, в какие интервалы времени тело двигалось равномерно; равноускоренно; равнозамедленно; покоилось.

рис. 241

Для анализа движения тела по графику зависимости силы от времени необходимо учитывать законы динамики, в частности второй закон Ньютона. Опишем ключевые теоретические моменты, которые помогут определить тип движения тела в разных интервалах времени.

1. Связь силы и ускорения:
Согласно второму закону Ньютона:
$$ F = ma, $$
где:
− $ F $ — сила, действующая на тело (в данном случае она показана на графике),
− $ m $ — масса тела,
− $ a $ — ускорение тела.

Ускорение $ a $ прямо пропорционально силе $ F $, если масса тела постоянна. Это означает, что если сила $ F $ изменяется, то ускорение $ a $ также изменяется.

2. Типы движения:

• Равномерное движение:
  Тело движется равномерно, если его скорость постоянна, то есть ускорение $ a = 0 $. Согласно второму закону Ньютона, это возможно только в том случае, если сила $ F = 0 $. На графике это соответствует горизонтальным участкам, где сила равна нулю.

• Равноускоренное движение:
  Тело движется равноускоренно, если на него действует постоянная сила $ F \neq 0 $. В этом случае ускорение $ a $ также остается постоянным. На графике это соответствует участкам, где сила имеет постоянное ненулевое значение.

• Равнозамедленное движение:
  Равнозамедленное движение также характеризуется постоянным ускорением, но оно направлено противоположно скорости тела, что приводит к уменьшению скорости. На графике это также соответствует участкам с постоянной ненулевой силой.

• Покой:
  Тело находится в состоянии покоя, если оно не движется, то есть скорость равна нулю. Чтобы тело оставалось в покое, сила $ F $, действующая на него, должна быть нулевой ($ F = 0 $). На графике это соответствует горизонтальным участкам по оси времени, где сила равна нулю.

3. Анализ графика:

На графике изображена зависимость силы $ F $ от времени $ t $. Для каждого участка графика нужно определить, как изменяется сила $ F $:
− Если сила постоянна и равна нулю, движение равномерное или тело покоится.
− Если сила постоянна и ненулевая, движение либо равноускоренное, либо равнозамедленное.
− Если сила изменяется (например, увеличивается или уменьшается), ускорение также изменяется, что приводит к неравномерному движению.

4. Взаимосвязь силы, скорости и ускорения:

Важно помнить, что сила $ F $ определяет ускорение $ a $, а ускорение влияет на изменение скорости $ v $ тела. В зависимости от направления ускорения относительно скорости тела:
− Если ускорение совпадает по направлению со скоростью, скорость увеличивается (равноускоренное движение).
− Если ускорение противоположно направлению скорости, скорость уменьшается (равнозамедленное движение).
− Если ускорения нет ($ a = 0 $), скорость не изменяется (равномерное движение или покой).

5. Применение к графику:

Для каждого участка графика (например, $ AB $, $ BC $, $ DE $, $ KL $) необходимо:
− Проверить, как изменяется сила $ F $,
− Определить, является ли сила постоянной или изменяющейся,
− Сделать вывод о типе движения тела в каждом интервале времени.

Таким образом, анализ графика силы позволяет определить характер движения тела.