Номер 1, страница 112, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

1. Небольшой катер подтягивают канатом к большому теплоходу. Почему тепло-ход не движется по направлению к катеру?

1. Это явление объясняется законами Ньютона. Согласно третьему закону Ньютона, сила, с которой катер действует на теплоход через канат, равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой теплоход действует на катер. Обозначим эту силу как $\text{F}$. Таким образом, оба тела испытывают одинаковое по величине силовое воздействие.

Однако, согласно второму закону Ньютона, ускорение, которое получает тело под действием силы, обратно пропорционально его массе:

$a = F/m$

Масса большого теплохода ($m_{теплохода}$) во много раз больше массы небольшого катера ($m_{катера}$), то есть $m_{теплохода} \gg m_{катера}$.

Поскольку на оба объекта действует одинаковая по модулю сила $\text{F}$, их ускорения будут значительно отличаться:

Ускорение катера: $a_{катера} = F / m_{катера}$

Ускорение теплохода: $a_{теплохода} = F / m_{теплохода}$

Так как масса теплохода огромна, его ускорение ($a_{теплохода}$) будет ничтожно малым. В то же время, ускорение легкого катера ($a_{катера}$) будет значительным. Это различие в ускорениях связано с инертностью тел. Инертность — это свойство тела сопротивляться изменению его скорости, и мерой инертности является масса. У теплохода очень большая масса и, следовательно, очень большая инертность. Поэтому, чтобы сдвинуть его с места, требуется гораздо большая сила, чем та, которую может создать катер.

Таким образом, хотя теплоход и испытывает силу, направленную к катеру, его ускорение и смещение настолько малы, что практически незаметны. В то же время катер заметно движется к теплоходу.

Ответ: Теплоход не движется заметно по направлению к катеру из-за своей огромной массы и, как следствие, большой инертности. Хотя силы взаимодействия между катером и теплоходом равны по величине, сообщаемое этой силой ускорение обратно пропорционально массе. Ускорение массивного теплохода оказывается ничтожно малым по сравнению с ускорением легкого катера.