Опыты, страница 46 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

Возьмите стакан и поставьте его на лист бумаги. Лист бумаги поместите на краю стола. Потяните за край листа: сначала медленно, а затем очень быстро. Что будет происходить со стаканом в первом и во втором случаях? Обоснуйте ответ, используя законы Ньютона.

В первом случае, когда лист бумаги тянут медленно, стакан будет двигаться вместе с листом. На стакан в горизонтальном направлении действует сила трения покоя со стороны бумаги. При медленном движении ускорение системы "лист-стакан" невелико. Согласно второму закону Ньютона ($F=ma$), для придания стакану такого же небольшого ускорения, как у листа, требуется небольшая сила. Сила трения покоя между дном стакана и бумагой оказывается достаточной, чтобы сообщить ему это ускорение, поэтому стакан движется вместе с листом, не соскальзывая.

Ответ: Стакан будет двигаться вместе с листом бумаги.

Во втором случае, когда лист бумаги выдергивают очень быстро, стакан остается практически на месте на столе. Это явление объясняется инерцией. Согласно первому закону Ньютона, всякое тело (в данном случае стакан) стремится сохранить свое состояние покоя. Чтобы изменить его состояние, то есть придать ему скорость, на него должна действовать сила в течение некоторого времени. Единственная сила, которая может сдвинуть стакан в горизонтальном направлении, – это сила трения скольжения ($F_{тр}$) со стороны бумаги. Когда лист выдергивают резко, время взаимодействия ($\Delta t$) листа со стаканом очень мало. Импульс силы ($F_{тр} \cdot \Delta t$), который получает стакан, оказывается незначительным. Следовательно, изменение импульса стакана ($ \Delta p = m \Delta v$) также будет очень малым, и он не успевает набрать заметную скорость, оставаясь на столе. Инертность стакана не позволяет ему быстро изменить свою скорость.

Ответ: Стакан останется на столе, а лист бумаги будет выдернут из-под него.