Номер 16, страница 156, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механика. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 15. Реактивное движение. Освоение космоса - номер 16, страница 156.

Условие.

16. Чему равна сила, которую надо прикладывать к огнетушителю в момент, когда его масса вместе с содержимым равна $4 \text{ кг}$, чтобы огнетушитель оставался в покое, если за секунду он выбрасывает $600 \text{ г}$ пены с горизонтально направленной скоростью, равной $50 \text{ м/с}$?

Решение 2.

Дано

$M = 4$ кг
$\Delta t = 1$ с
$m_{пены} = 600$ г
$v = 50$ м/с

$m_{пены} = 600 \cdot 10^{-3} \text{ кг} = 0,6$ кг

Найти:

$F - ?$

Решение

Для того чтобы огнетушитель оставался в покое, к нему необходимо приложить силу, равную по модулю и противоположную по направлению силе реакции, возникающей из-за выбрасывания пены. Эта сила называется реактивной силой.

Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, сила равна изменению импульса за единицу времени: $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$.

В данном случае изменение импульса создается массой пены ($m_{пены}$), которая за время $\Delta t$ приобретает скорость $\text{v}$. Таким образом, импульс, приобретаемый пеной, равен:

$\Delta p = m_{пены} \cdot v$

Тогда реактивная сила, действующая на огнетушитель, будет равна:

$F = \frac{m_{пены} \cdot v}{\Delta t}$

Подставим числовые значения из условия задачи в систему СИ:

$F = \frac{0,6 \, \text{кг} \cdot 50 \, \text{м/с}}{1 \, \text{с}} = 30 \, \frac{\text{кг} \cdot \text{м}}{\text{с}^2} = 30 \, \text{Н}$

Масса огнетушителя ($M = 4$ кг) в данном расчете не используется, так как по условию он находится в покое, и его ускорение равно нулю.

Ответ: 30 Н.