Номер 12, страница 135, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 13. Импульс. Закон сохранения импульса - номер 12, страница 135.

Условие.

°12. Объясните, почему после прыжка желательно приземляться на полусогнутые ноги.

Решение 2.

°12.

Приземление на полусогнутые ноги после прыжка позволяет уменьшить силу удара о землю и, следовательно, снизить риск получения травмы. Это явление объясняется с точки зрения физики, а именно, с помощью второго закона Ньютона в импульсной форме.

Согласно этому закону, изменение импульса тела $Δp$ равно импульсу силы $F \cdot Δt$, которая вызвала это изменение:
$Δp = F \cdot Δt$
где $\text{F}$ — это средняя сила, действующая на тело, а $Δt$ — промежуток времени, в течение которого эта сила действует.

Из данной формулы можно выразить среднюю силу удара:
$F = \frac{Δp}{Δt}$

В момент приземления изменение импульса человека является величиной, которая не меняется от способа приземления (скорость перед касанием земли и масса человека одинаковы). Из формулы видно, что сила удара $\text{F}$ обратно пропорциональна времени взаимодействия $Δt$. Чтобы уменьшить силу удара $\text{F}$, необходимо увеличить время торможения $Δt$.

1. Приземление на прямые ноги. В этом случае тело останавливается очень быстро, практически мгновенно. Время торможения $Δt$ крайне мало. Следовательно, сила удара $\text{F}$ будет очень большой, что может привести к травмам костей, суставов и внутренних органов.

2. Приземление на полусогнутые ноги. Сгибая ноги в коленях в момент касания земли, человек искусственно увеличивает время, за которое его скорость падает до нуля. То есть, время торможения $Δt$ значительно возрастает. Поскольку изменение импульса $Δp$ осталось прежним, увеличение времени $Δt$ приводит к существенному уменьшению средней силы удара $\text{F}$. Ноги в этом случае выполняют роль амортизаторов, плавно поглощая энергию удара.

Ответ: После прыжка желательно приземляться на полусогнутые ноги, чтобы увеличить время торможения. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме ($F = \frac{Δp}{Δt}$), увеличение времени взаимодействия с опорой ($Δt$) при том же изменении импульса ($Δp$) приводит к уменьшению средней силы удара ($\text{F}$), действующей на тело. Это значительно снижает риск получения травмы.