Почему если к какой-то точке тела приложена сила, то все тело начинает двигаться с одним и тем же ускорением?

Question

К примеру, у нас есть брусок, с закрепленной к нему пружиной. Если потянуть за край пружины с силой F, то все тело (пружина+брусок) будет двигаться с одним и тем же ускорением. И еще один вопрос, который меня сильно волнует. Почему пружина будет сильне растянута (на рисунке, к сожалению, это не показано) к точке приложения силы? Я пробовал рассуждать так, если на часть тела действует сила, то она приобретает ускорение. Вследствие этого возникнет сила упругости сонаправленная с действующей силой, но уже в другой точке. НО это рассуждение приводит меня к противоречию, ведь сила упругости должна быть направлена в противоположную сторону. Всех заране благодарю за помощь.

Answer 1

1) Это верно только для так называемых твёрдых или жёстких тел. В противном случае возникают переходные процессы, которые Вы сами и попытались описать словами: "Вследствие этого возникнет сила упругости сонаправленная с действующей силой, но уже в другой точке. " - разные части тела движутся с разными скоростями и ускорениями. Переходные процессы являются деформациями тела и, как правило, носят характер затухающих колебаний (каждая небольшая часть тела может быть рассмотрена, как пружина с определённой жёсткостью) . Если жёсткость тела велика, то деформации малы.

2) Про "пружина будет сильне растянута к точке приложения силы" не совсем понял. Если жёсткость пружины одинакова по всей длине, то пружина будет растянута равномерно. Растягивается она потому, что на её концы с двух сторон действуют равные силы: с одной стороны сила тяги, с другой - сила инерции тела (рассматриваем в неинерциальной системе отсчёта, где вся система покоится) .

3) "это рассуждение приводит меня к противоречию, ведь сила упругости должна быть направлена в противоположную сторону". Противоречия нет: у пружины 2 закреплённых конца, и в каждой из точек закрепления со стороны пружины действует сила упругости, направленная к центру пружины, т. е. в разные стороны. В точке приложения силы тяги сила упругости направлена в противоположную сторону, а в точке прикрепления груза эта сила сонаправлена силе тяги - именно она тянет груз.

Answer 2

Это происходит потому, что вы изучаете способы решения простейших задач. Здесь используется идеализация "абсолютно твёрдое тело", то есть такое, деформациями которого можно пренебречь в рассматриваемом явлении.
То же и с пружиной. Считается, что масса пружины ноль. Если хотят разобрать боле интересную задачу, то указывают линейную плотность пружины (кг/м) . Пружина будет растянута неравномерно, если движение с ускорением.