Номер 1, страница 116, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

Наблюдайте

Пронаблюдайте, как изменяется положение лодки, когда человек идет по ней от носа к корме.

Решение

Наблюдаемое явление объясняется законом сохранения импульса. Систему, состоящую из человека и лодки, можно считать замкнутой в горизонтальном направлении, если пренебречь сопротивлением воды.

1. Начальное состояние. Изначально и человек, и лодка находятся в состоянии покоя относительно воды (и берега). Это означает, что суммарный импульс системы "человек-лодка" равен нулю.

2. Процесс движения. Когда человек начинает идти от носа к корме, он отталкивается от лодки. По третьему закону Ньютона, сила, с которой человек толкает лодку вперёд (к носу), равна по модулю и противоположна по направлению силе, с которой лодка толкает человека назад (к корме). Эти силы являются внутренними для системы.

3. Закон сохранения импульса. Поскольку внешние горизонтальные силы отсутствуют (или пренебрежимо малы), суммарный импульс системы должен оставаться равным нулю. Чтобы скомпенсировать импульс, который получает человек, двигаясь к корме, лодка должна получить импульс, направленный в противоположную сторону.

Математически это выражается формулой: $m_{ч} \cdot \vec{v}_{ч} + m_{л} \cdot \vec{v}_{л} = 0$ где $m_{ч}$ и $m_{л}$ — массы человека и лодки, а $\vec{v}_{ч}$ и $\vec{v}_{л}$ — их скорости относительно воды.

Из этого уравнения следует: $\vec{v}_{л} = - \frac{m_{ч}}{m_{л}} \vec{v}_{ч}$

Знак "минус" показывает, что вектор скорости лодки $\vec{v}_{л}$ всегда направлен в сторону, противоположную вектору скорости человека $\vec{v}_{ч}$.

Следовательно, когда человек идет к корме (назад), лодка движется вперёд. Когда человек дойдет до кормы и остановится, движение лодки также прекратится. В результате лодка окажется смещённой на некоторое расстояние вперёд относительно своего первоначального положения.

Ответ: Когда человек идет по лодке от носа к корме, лодка будет двигаться в противоположном направлении — вперёд. Её положение изменится, она сместится в ту сторону, куда направлен нос.