Проведём так называемый мысленный эксперимент с пружиной и подвешенной к ней корзинкой, в которую будем помещать груз.

На рисунке «а» на корзинку действуют две силы: сила тяжести со стороны Земли (зеленый вектор) и сила упругости со стороны пружины (красный вектор). Поскольку корзинка находится в покое, считаем, что эти силы уравновешивают друг друга: то есть равны по значению и противоположно направлены.

Затем в корзинку положили груз, и действующая сила тяжести увеличилась (рис. «б»). Теперь она больше, чем сила упругости, поэтому корзинка движется вниз (синяя стрелка – рис. «в»).

По мере растяжения пружины сила упругости возрастает и вскоре вновь уравновешивает силу тяжести (рис. «г»). Казалось бы, корзинка должна остановиться. Но из-за свойства инертности она не может мгновенно уменьшить скорость до нуля. Следовательно, корзинка продолжает двигаться вниз. Пружина растягивается, и сила упругости становится больше, в итоге поднимая корзинку вверх. Немного покачавшись вверх-вниз (рис. «д»), она остановится. С этого момента сила упругости пружины вновь уравновешивает силу тяжести (рис. «е»).

Итак, мы выяснили, что если на тело действуют две равные и противоположно направленные силы, то тело может покоиться, но может и двигаться прямолинейно (рис. «г»). Рассмотрим второй случай более подробно.

1. C корзинкой и грузом мы намереваемся провести ...
2. Сначала на корзинку действует Земля, то есть сила тяжести, и ...
3. Почему верно, что сила тяжести уравновешивается силой упругости?
4. Уравновешенные силы – это силы, которые ...
5. Помещение груза в корзинку привело к тому, что ...
6. В отличие от рисунка «б», на рисунке «в» ...
7. При добавлении гири сила упругости становится равной силе тяжести не сразу, а ...
8. При переходе от «а» к «г» сила упругости, действующая на корзинку, ...
9. Почему на рисунке «г» корзинка продолжает двигаться вниз?
10. Почему на рисунке «д» корзинка, опустившись, затем поднялась вверх?
11. С момента времени, когда корзинка перейдёт в состояние покоя, ...
12. Под действием двух равных и противонаправленных сил ...

Обратимся к рисунку. На нём условно изображена кабина лифта, висящая на тросе, и двигатель, который может наматывать трос.

Сначала кабина неподвижна (рис. «а»). На неё действуют два тела: трос и Земля. Когда лифт «стоит», сила натяжения троса (F_упр ) равна силе тяжести (F_тяж ). Чтобы кабина поднималась, двигатель наматывает трос. Из-за свойства инертности кабина не может мгновенно прийти в движение. Поэтому трос натягивается сильнее, и сила упругости возрастает (рис. «б»). Если сила упругости всё время будет больше силы тяжести, то разгон никогда не прекратится. Однако обычно лифт разгоняется одну-две секунды, а затем движется прямолинейно и равномерно. Значит, сила упругости уменьшается и становится равной силе тяжести (рис. «г»).

Итак, мы обнаружили следующую закономерность: если на тело действуют только уравновешенные силы, то наблюдается либо покой, либо прямолинейное и равномерное движение тела. Закономерность будет верной и наоборот: если тело покоится или движется прямолинейно и равномерно, значит, на него действуют только уравновешенные силы (или не действуют совсем).

Две силы можно заменить равнодействующей силой (см. рис.).

Если силы сонаправлены, то равнодействующая сила равна их сумме и направлена в ту же сторону. Если силы противонаправлены, то равнодействующая сила равна их разности и направлена в сторону большей силы. Следствие: равнодействующая уравновешенных сил равна нулю.

13. На следующем рисунке схематично показана ...
14. Какие тела действуют на кабину лифта?
15. Когда лифт не движется, сила упругости троса ...
16. Двигатель начинает тянуть трос, но по причине ...
17. Причиной увеличения силы упругости является то, что ...
18. Поскольку лифт разгоняется недолго, значит сила упругости не ...
19. Лифт, разогнавшись, далее ...
20. Во время разгона лифта сила упругости троса ...
21. Итак, мы обнаружили закономерность: под действием уравновешенных сил ...
22. Закономерность верна и наоборот: при покое или равномерном прямолинейном движении тела ...