Вариант 2, страница 20 - гдз по физике 10 класс самостоятельные и контрольные работы Ерюткин, Ерюткина

Механика. Динамика. Самостоятельная работа № 1. Первый закон Ньютона - страница 20.

Условие.

Вариант 3

1. Возможно ли прямолинейное равномерное движение автомобиля с выключенным двигателем по горизонтальному участку шоссе? Ответ поясните.

2. Почему снег или землю можно перебрасывать на большее расстояние, чем длина лопаты?

Решение.

1. Возможно ли прямолинейное равномерное движение автомобиля с выключенным двигателем по горизонтальному участку шоссе? Ответ поясните.

Решение
Прямолинейное равномерное движение — это движение с постоянной скоростью. Согласно первому закону Ньютона, такое движение возможно только в том случае, если равнодействующая всех сил, приложенных к телу, равна нулю ($ \sum \vec{F} = 0 $).
Рассмотрим силы, действующие на автомобиль, который движется по горизонтальному участку шоссе с выключенным двигателем:
1. Сила тяжести ($ \vec{F}_{тяж} $), направленная вертикально вниз.
2. Сила нормальной реакции опоры ($ \vec{N} $), направленная вертикально вверх.
3. Сила сопротивления воздуха ($ \vec{F}_{сопр} $), направленная против движения.
4. Сила трения качения ($ \vec{F}_{тр} $), также направленная против движения.
Поскольку движение происходит по горизонтальной поверхности, сила тяжести уравновешивается силой нормальной реакции опоры ($ \vec{F}_{тяж} + \vec{N} = 0 $).
В горизонтальном направлении на автомобиль действуют только силы сопротивления и трения. Так как двигатель выключен, сила тяги отсутствует. Следовательно, равнодействующая горизонтальных сил не равна нулю и направлена в сторону, противоположную движению. Эта сила ($ \vec{F}_{сопр} + \vec{F}_{тр} $) будет создавать отрицательное ускорение, то есть замедлять автомобиль.
Таким образом, движение не может быть равномерным — автомобиль будет замедляться до полной остановки.

Ответ: Нет, такое движение невозможно. Для равномерного движения необходимо, чтобы сумма всех действующих на тело сил была равна нулю. На автомобиль с выключенным двигателем всегда действуют силы трения и сопротивления воздуха, которые не скомпенсированы силой тяги. Эти силы будут замедлять автомобиль.

2. Почему снег или землю можно перебрасывать на большее расстояние, чем длина лопаты?

Решение
Это явление объясняется законом инерции (первым законом Ньютона). Когда человек размахивается лопатой со снегом, он сообщает и лопате, и снегу определенную скорость. В момент, когда человек резко останавливает лопату, снег, находящийся на ней, по инерции стремится сохранить свою скорость и направление движения.
В результате снег отрывается от лопаты и продолжает лететь, как тело, брошенное под углом к горизонту. Дальность его полета зависит от начальной скорости и угла броска, а не от размеров инструмента, которым его бросили.
Таким образом, лопата является лишь средством для придания снегу начальной скорости. За счет широкого размаха можно сообщить снегу значительную скорость, что позволяет ему пролететь расстояние, во много раз превышающее длину самой лопаты.

Ответ: Снег можно перебросить на большое расстояние благодаря явлению инерции. Лопатой снегу сообщается начальная скорость. После резкой остановки лопаты снег по инерции продолжает свое движение и летит как свободно брошенное тело, преодолевая расстояние, которое зависит от начальной скорости, а не от длины лопаты.