Номер 4, страница 143, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 14. Условия применения закона сохранения импульса - номер 4, страница 143.

Условие.

°4. Объясните, почему в рассмотренных выше опытах суммарный импульс тележек сохранялся.

Решение 2.

Решение

Закон сохранения импульса гласит, что векторная сумма импульсов всех тел, составляющих замкнутую систему, остается постоянной. Замкнутой (или изолированной) называется система тел, на которую не действуют внешние силы, или действие этих сил скомпенсировано (их векторная сумма равна нулю).

В опытах с тележками система, состоящая из этих тележек, может считаться замкнутой. Рассмотрим силы, действующие на систему.

Силы взаимодействия между самими тележками (например, силы упругости при столкновении или силы, возникающие при разлете от сжатой пружины) являются внутренними. Согласно третьему закону Ньютона, эти силы равны по модулю и противоположны по направлению ($ \vec{F}_{12} = -\vec{F}_{21} $). Они изменяют импульсы отдельных тележек, но их сумма внутри системы равна нулю, и они не могут изменить суммарный импульс системы.

Внешними силами, действующими на систему тележек, являются сила тяжести, сила нормальной реакции опоры, а также силы трения и сопротивления воздуха. В условиях рассматриваемых опытов движение происходит по горизонтальной поверхности. Поэтому вертикальные силы — сила тяжести ($ m\vec{g} $) и сила нормальной реакции опоры ($ \vec{N} $) — уравновешивают друг друга, и их векторная сумма равна нулю.

Горизонтальные внешние силы — сила трения и сопротивление воздуха — в учебных экспериментах стараются минимизировать, чтобы их влиянием можно было пренебречь. Поэтому можно считать, что и в горизонтальном направлении равнодействующая внешних сил практически равна нулю.

Поскольку система тележек является замкнутой (сумма всех внешних сил, действующих на нее, равна нулю), для нее выполняется закон сохранения импульса. Это означает, что суммарный импульс тележек до их взаимодействия равен их суммарному импульсу после взаимодействия.

Ответ:

Суммарный импульс тележек сохранялся, потому что система, состоящая из этих тележек, является замкнутой (изолированной). Это означает, что векторная сумма всех внешних сил, действующих на систему, равна нулю или пренебрежимо мала. Силы тяжести, действующие на тележки, скомпенсированы силами нормальной реакции опоры, а силами трения и сопротивления воздуха в данных опытах можно пренебречь. Силы, с которыми тележки действуют друг на друга, являются внутренними и, согласно третьему закону Ньютона, не изменяют суммарный импульс системы.