Номер 7, страница 131 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Механика. Глава 3. Законы сохранения в механике. Параграф 16. Импульс. Закон сохранения импульса - номер 7, страница 131.

Условие.

7. Объясните, почему при ударе возникают большие силы.

Решение.

7. Возникновение больших сил при ударе объясняется вторым законом Ньютона в импульсной форме. Этот закон устанавливает связь между силой, действующей на тело, изменением его импульса и временем этого взаимодействия.

Формула второго закона Ньютона в импульсной форме выглядит так:

$F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$

где:

• $\text{F}$ – это средняя сила, которая действует на тело в момент удара;

• $\Delta p$ – это изменение импульса тела. Импульс является произведением массы тела на его скорость ($p = mv$), поэтому изменение импульса равно $ \Delta p = m(v_{конечная} - v_{начальная}) $;

• $\Delta t$ – это промежуток времени, в течение которого происходит удар.

Ключевая особенность удара заключается в том, что это очень короткое по времени взаимодействие. Это означает, что величина $\Delta t$ очень мала.

В то же время, за этот короткий промежуток времени скорость тела успевает значительно измениться. Например, мяч, ударяясь о стену, может полностью остановиться или даже отскочить в обратном направлении. Это приводит к существенному изменению его импульса $\Delta p$.

Анализируя формулу $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$, мы видим, что сила $\text{F}$ обратно пропорциональна времени взаимодействия $\Delta t$. Поскольку при ударе мы делим значительную величину изменения импульса ($\Delta p$) на очень малую величину времени ($\Delta t$), результат деления (сила $\text{F}$) получается очень большим.

Таким образом, чтобы произвести быстрое и сильное изменение скорости (а значит, и импульса) тела, необходимо приложить очень большую силу.

Ответ: При ударе происходит значительное изменение импульса тела за очень короткий промежуток времени. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме ($F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$), сила обратно пропорциональна времени взаимодействия. Так как время удара ($\Delta t$) очень мало, то даже при умеренном изменении импульса ($\Delta p$) возникает очень большая сила ($\text{F}$).