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

1. Почему с тяжелой лодки легче сойти на берег, а с надувной, которая намного легче, можно упасть в воду?

1. Это явление объясняется фундаментальными законами физики, в частности, третьим законом Ньютона и законом сохранения импульса. Когда человек сходит с лодки на берег, он отталкивается от нее ногами, прикладывая к лодке определенную силу.

Согласно третьему закону Ньютона, сила действия равна силе противодействия. Это означает, что лодка в тот же момент толкает человека с точно такой же по величине, но противоположной по направлению силой. Именно эта сила и позволяет человеку переместиться на берег.

Ключевую роль в этом процессе играет масса лодки (ее инертность). Рассмотрим систему «человек-лодка». До начала движения ее суммарный импульс равен нулю. Когда человек отталкивается, он приобретает импульс $p_{чел} = m_{чел} \cdot v_{чел}$, направленный к берегу. По закону сохранения импульса, лодка должна приобрести равный по модулю и противоположный по направлению импульс $p_{лодки} = m_{лодки} \cdot v_{лодки}$, чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю:

$m_{чел} \cdot v_{чел} + m_{лодки} \cdot v_{лодки} = 0$

Отсюда следует, что $m_{чел} \cdot v_{чел} = -m_{лодки} \cdot v_{лодки}$.

Скорость, которую приобретает лодка в результате толчка, можно выразить как: $v_{лодки} = - \frac{m_{чел}}{m_{лодки}} \cdot v_{чел}$.

• В случае с тяжелой лодкой, ее масса $m_{лодки}$ очень велика по сравнению с массой человека $m_{чел}$. Из формулы видно, что скорость отдачи лодки $v_{лодки}$ будет ничтожно малой. Лодка практически не сдвинется с места, обеспечивая человеку твердую и стабильную опору для шага на берег.

• В случае с легкой надувной лодкой, ее масса $m_{лодки}$ мала и может быть сопоставима с массой человека $m_{чел}$. Поэтому при отталкивании человека лодка приобретает значительную скорость $v_{лодки}$ в направлении от берега. Она буквально «уплывает» из-под ног. Человек, рассчитывавший на неподвижную опору, теряет равновесие и может упасть в воду между быстро удаляющейся лодкой и берегом.

Ответ: Тяжелая лодка обладает большой массой и, следовательно, большой инерцией, поэтому при отталкивании человека она почти не сдвигается с места, служа надежной опорой. Легкая надувная лодка имеет малую массу и, по закону сохранения импульса, при отталкивании приобретает значительную скорость в обратном направлении, «уплывая» из-под ног и становясь причиной потери равновесия.