Номер 2, страница 151, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Проанализируйте, почему, если близко стоишь около идущего поезда, возникает эффект "притягивания" к колесам?

2. Эффект "притягивания" к идущему поезду объясняется одним из фундаментальных принципов гидро- и аэродинамики — законом Бернулли. Этот закон устанавливает связь между скоростью потока жидкости или газа и давлением в этом потоке.

Рассмотрим ситуацию:

1. Когда поезд движется с большой скоростью, он увлекает за собой прилегающие слои воздуха. В результате между человеком, стоящим на платформе, и поездом образуется мощный воздушный поток, движущийся с высокой скоростью $v_1$.

2. С другой стороны человека, дальше от поезда, воздух остается практически неподвижным. Его скорость $v_2$ близка к нулю, а давление $P_2$ равно атмосферному давлению.

3. Согласно уравнению Бернулли для горизонтального потока несжимаемой жидкости (в данном случае воздуха, который при не очень больших скоростях можно считать несжимаемым), сумма статического и динамического давлений остается постоянной:

$P + \frac{\rho v^2}{2} = \text{const}$

где $\text{P}$ — статическое давление в потоке, $\rho$ — плотность среды (воздуха), $\text{v}$ — скорость потока.

4. Применяя это уравнение к двум областям вокруг человека, получаем:

$P_1 + \frac{\rho v_1^2}{2} = P_2 + \frac{\rho v_2^2}{2}$

где $P_1$ — давление воздуха между человеком и поездом.

5. Поскольку скорость воздуха между человеком и поездом $v_1$ значительно больше скорости воздуха с другой стороны $v_2$ ($v_1 \gg v_2 \approx 0$), для сохранения равенства давление $P_1$ должно быть значительно меньше давления $P_2$. Таким образом, в области между человеком и поездом создается зона пониженного давления.

6. Возникает разность давлений $\Delta P = P_2 - P_1$. Эта разность давлений создает силу, направленную из области высокого давления (со стороны спины человека) в область низкого давления (в сторону поезда). Эта сила $F = \Delta P \cdot S$ (где $\text{S}$ — площадь поверхности человека, на которую действует давление) толкает человека к движущемуся поезду.

Именно эта сила и воспринимается как "притягивание" к поезду, а конкретно "к колесам", потому что они являются наиболее заметной и опасной частью поезда на уровне человека.

Ответ: Эффект "притягивания" к движущемуся поезду возникает из-за закона Бернулли. Быстро движущийся поезд создает поток воздуха с высокой скоростью между ним и человеком. Согласно закону Бернулли, в области с высокой скоростью потока давление понижается. В результате давление воздуха со стороны, противоположной поезду (атмосферное), становится больше, чем давление между человеком и поездом. Эта разность давлений создает силу, которая толкает человека в сторону поезда.