Номер 2, страница 208, часть 1 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

2. Почему при быстром скольжении вниз по канату можно обжечь руки?

Решение

Ожог рук при быстром скольжении по канату является прямым следствием работы силы трения и превращения механической энергии в тепловую.

Когда человек спускается по канату, его ладони трутся о поверхность каната. В результате этого возникает сила трения скольжения. Эта сила направлена в сторону, противоположную движению (то есть вверх), и замедляет спуск.

Для того чтобы скользить, тело человека (а точнее, его руки) совершает работу против силы трения. Согласно закону сохранения энергии, эта работа не исчезает, а переходит во внутреннюю энергию трущихся поверхностей — ладоней и каната. Увеличение внутренней энергии проявляется как выделение тепла и, соответственно, повышение температуры.

Количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ равно работе силы трения $A_{тр}$:

$Q = A_{тр} = F_{тр} \cdot s$

где $F_{тр}$ — сила трения, а $\text{s}$ — длина пути, пройденного по канату.

Ключевую роль играет слово "быстром". Мощность тепловыделения, то есть количество тепла, выделяемое в единицу времени, прямо пропорциональна скорости скольжения:

$P = \frac{A_{тр}}{t} = \frac{F_{тр} \cdot s}{t} = F_{тр} \cdot v$

где $\text{v}$ — скорость скольжения.

Таким образом, чем выше скорость спуска, тем интенсивнее выделяется тепло. При очень быстром скольжении тепло выделяется так стремительно, что кожа рук не успевает отвести его. Температура поверхностного слоя кожи резко повышается до критических значений, что приводит к денатурации белка в клетках и, как следствие, к термическому ожогу.

Ответ: При быстром скольжении вниз по канату механическая работа, совершаемая против силы трения между руками и канатом, преобразуется в большое количество тепла. Из-за высокой скорости скольжения это тепло выделяется очень интенсивно, вызывая резкое повышение температуры кожи рук и приводя к ожогу.