Номер 4, страница 67, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

4. Из-за чего постепенно останавливаются санки, скатившиеся с горы?

4. Решение

Санки, скатившиеся с горы и продолжающие движение по горизонтальной поверхности, постепенно останавливаются из-за действия сил сопротивления. Эти силы всегда направлены против движения тела и вызывают его замедление. Существует два основных вида сил сопротивления в данном случае:

1. Сила трения скольжения. Это главная причина остановки санок. Она возникает в месте контакта полозьев санок с поверхностью снега или льда. Сила трения всегда препятствует движению, создавая тормозящий эффект. Величина силы трения скольжения $F_{тр}$ зависит от силы, с которой санки прижимаются к поверхности (силы нормальной реакции $\text{N}$, которая на горизонтальной поверхности равна силе тяжести), и от коэффициента трения скольжения $\mu$ между материалами полозьев и снега. Рассчитывается по формуле: $F_{тр} = \mu \cdot N$.

2. Сила сопротивления воздуха. Движущиеся санки (вместе с человеком) испытывают сопротивление со стороны воздуха. Молекулы воздуха сталкиваются с передней поверхностью санок, что создает силу, направленную против движения. Эта сила, называемая также аэродинамическим сопротивлением, увеличивается с ростом скорости движения.

Таким образом, после спуска с горы на санки перестает действовать скатывающая составляющая силы тяжести, которая их разгоняла. На горизонтальном участке на них действуют только силы сопротивления (трение и сопротивление воздуха). Согласно второму закону Ньютона, эти силы сообщают санкам ускорение, направленное в сторону, противоположную их скорости. Это и есть замедление.

Этот процесс можно также объяснить с точки зрения закона сохранения энергии. Кинетическая энергия, которой обладают движущиеся санки, расходуется на совершение работы против сил трения. В результате этой работы кинетическая энергия переходит в тепловую: полозья и снег под ними немного нагреваются. Когда вся кинетическая энергия санок будет преобразована в тепло, они остановятся.

Ответ: Санки постепенно останавливаются, потому что их кинетическая энергия расходуется на преодоление силы трения скольжения между полозьями и снегом, а также силы сопротивления воздуха. Эти силы создают тормозящий эффект, который уменьшает скорость санок до нуля.