Неуравновешенные силы и движение

У меня здесь есть четыре утверждения, и я хочу вместе с вами подумать, какие из них истинны. И первое звучит так: объект, находящийся в движении, будет замедляться, если только на него не будет действовать неуравновешенная сила в направлении движения. Да, любопытно. Второе утверждение таково: объект в движении будет сохранять скорость и направление вечно, если на него не будет действовать неуравновешенная сила. Это утверждение также любопытно. Третье: объект, находящийся в покое, останется в покое, если на него не подействует неуравновешенная сила. И, наконец, четвёртое: объект, на который подействовала неуравновешенная сила, будет всегда ускоряться в направлении неуравновешенной силы. Итак, я оставляю вам время подумать об этих утверждениях и выяснить, какие из этих утверждений верны. Может быть так, что неверно ни одно из них. Или может быть так, что все они верны. Или же верны. Некоторые из них. Теперь давайте рассмотрим каждое из этих утверждений. Итак, первое: объект, находящийся в движении, будет замедляться, если только на него не подействует неуравновешенная сила в направлении движения. На первый взгляд кажется, что это утверждение совпадает с нашим будничным опытом. Если я буду двигать мебель по комнате – скажем, вот ковёр у меня дома, и я толкаю телевизор. Давайте допустим, что это такой старый и тяжёлый телевизор. Итак, я толкаю телевизор. Единственный способ, которым я могу поддерживать его движение, - продолжать его толкать. Нарисую здесь силу, с которой я толкаю телевизор. Назовём её силой Сэла, толкающего телевизор. Итак, единственный способ, с помощью которого я могу сделать так, что телевизор продолжит двигаться — продолжать действовать этой силой на телевизор. Если бы я перестал это делать, то телевизор бы замедлился. Поэтому, исходя из повседневного опыта, может показаться, что это и в самом деле правда. Но так только кажется, так как я на самом деле не учитываю все силы в этой ситуации. Здесь есть не только сила, с которой я толкаю телевизор, здесь также есть и сила трения. И если я хочу, чтобы телевизор продолжал движение с постоянной скоростью перемещения, моя сила. Изображу здесь векторы, которые имеют примерно одинаковые величины по модулю. Так вот, если я хочу, чтобы телевизор продолжал движение с постоянной скоростью в направлении, в котором я его толкаю, мне нужно точно уравновесить силу трения. Если сила толкания меньше силы трения, то телевизор будет замедлять движение. Если сила толкания превысит силу трения, то телевизор будет ускоряться. Но в этом сценарии рассматривается движущийся объект. Но это вообще-то уравновешенная сила. Сила, с которой я толкаю телевизор, полностью уравновешивается силой трения. Теперь посмотрим на другой сценарий. Допустим, мы оказались в космосе. Я здесь даже не учитываю сопротивление воздуха, особенно в дальнем космосе, где поблизости нет планет и полный вакуум, Если объект находится в движении, и нет никаких сил, ни уравновешенных, ни иных, на него не действует никакая сила, то этот объект останется в движении. Единственный способ для него изменить направление, ускориться или замедлиться— это оказаться под действием результирующей силы. И если вернуться к примеру, то единственная причина, по которой телевизор замедлится, когда я перестану его толкать, - действие результирующей силы трения. И ещё можно подумать о том, что здесь будет, пусть и очень малое, сопротивление воздуха. Так что это утверждение неверно. Движущийся объект не должен замедляться, если на него действует уравновешенная сила. Движущийся объект остаётся в движении, пока на него действует либо уравновешенная сила или ряд сил, уравновешивающих друг друга, либо не действует никакая сила. Так что это утверждение неверно. Движущийся объект будет сохранять скорость и направлении вечно, если на него не подействовать неуравновешенной силой. Это утверждение верно. Именно то, что происходит вот здесь, для случая блока, который движется в вакууме через космос. Если на него не действуют никакие результирующие силы, то его скорость перемещения не изменится. У вас могла бы быть похожая ситуация, когда на блок действуют силы, и они уравновешивают друг друга. В этой ситуации, если допустить, что я толкаю телевизор вечно и поверхность пола не изменяется – то есть сохраняется сила трения — телевизор теоретически будет двигаться в этом направлении вечно. Единственным способом изменить направление его движения или ускорить его в том или ином направлении было бы воздействие неуравновешенной силы. Например, если бы сила, с которой я толкаю предмет, была бы больше силы трения. Или сила трения была бы больше, чем сила толкания. Так что это утверждение абсолютно верно. Третье утверждение. Объект в покое останется в покое, если на него не действует неуравновешенная сила. И это вообще-то понятно. Если вы оставите какой-нибудь предмет, он просто будет неподвижно лежать и не начнёт внезапно движение сам по себе. Поэтому это утверждение верно, и не только для ситуаций, когда нет действующих сил: это также могла бы быть ситуация, при которой предмет будет лежать в силу того, что на него действуют уравновешенные силы. И есть только один способ вывести предмет из состояния покоя – воздействие результирующей, неуравновешенной силой. Допустим, что вот эта сила намного – или просто больше этой силы вот тут, Так что они не уравновешивают друг друга. И это утверждение, опять же, верно. Последнее утверждение. Объект, на который действует неуравновешенная сила, всегда будет ускоряться в направлении этой неуравновешенной силы. Поэтому если у меня есть объект и есть неуравновешенная сила, и все силы были уравновешены таким образом, а другая сила подействует в этом направлении, то это утверждение будет верно. Объект будет всегда ускоряться в некотором направлении, если на него будет действовать неуравновешенная сила в этом же направлении. Он будет ускоряться, если на него будет оказывать действие результирующая сила в этом направлении. Можно представить себе немного иначе. Если вы видите объект, который не ускоряется, как мой телевизор, который движется с постоянной скоростью перемещения, или вот этот объект, просто перемещающийся по космосу – если вы видите нечто движущееся без ускорения, то нет воздействия неуравновешенной силы. Возможно, на предмет действуют уравновешенные силы, либо не действуют никакие силы вовсе, но в любом случае здесь нет неуравновешенной силы. Если она есть, предмет будет ускоряться.