Номер 1, страница 248 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Параграф 3.12. Деформация тел под действием силы тяжести и силы упругости. Глава 3. Силы в механике. Динамика - номер 1, страница 248.

Условие.

? Какие деформации испытывает человек при действии на него силы тяжести и силы упругости?

Решение.

Человек, как и любое физическое тело, постоянно испытывает деформации под действием различных сил. Основными силами, действующими на человека в состоянии покоя на Земле, являются сила тяжести и сила упругости (чаще всего в виде силы реакции опоры). В зависимости от ситуации, их совместное действие приводит к разным видам деформаций.

Деформация сжатия

Когда человек стоит на горизонтальной поверхности (например, на полу), на него действуют две основные силы:

• Сила тяжести ($ \vec{F}_{тяж} $), направленная вертикально вниз. Она приложена к центру масс тела и является результатом гравитационного притяжения Земли.
• Сила упругости ($ \vec{N} $), также известная как сила нормальной реакции опоры. Она направлена вертикально вверх от поверхности и приложена к ступням. Эта сила возникает в результате деформации опоры под весом человека.

В результате действия этих двух противоположно направленных сил тело человека оказывается сжатым. Верхние части тела (голова, туловище) давят на нижние (таз, ноги). Наиболее заметно это проявляется в сжатии позвоночника (межпозвоночные диски уплощаются), а также костей и суставов ног. Именно поэтому к концу дня рост человека может быть на 1-2 см меньше, чем утром.

Ответ: При стоянии на опоре человек испытывает деформацию сжатия под действием силы тяжести, тянущей его вниз, и силы упругости (реакции опоры), толкающей его вверх.

Деформация растяжения

Когда человек висит (например, на турнике, держась руками), характер деформации меняется:

• Сила тяжести ($ \vec{F}_{тяж} $) по-прежнему направлена вниз и тянет за собой всё тело, находящееся ниже точки хвата.
• Сила упругости возникает в опоре (турнике) и передается на руки человека, она направлена вверх и уравновешивает силу тяжести.

В этом случае тело человека испытывает растяжение. Руки, плечевой пояс и, что особенно важно, позвоночник растягиваются. Сила тяжести тянет туловище и ноги вниз от точки подвеса. Это приводит к увеличению расстояния между позвонками и является причиной, по которой упражнения на вис рекомендуют для расслабления и вытяжения спины.

Ответ: В положении виса человек испытывает деформацию растяжения, так как сила тяжести тянет его тело вниз, а сила упругости со стороны опоры, передаваемая через руки, тянет его вверх.

Другие виды деформаций

В более сложных позах и при движениях человек может испытывать и другие, более сложные виды деформаций, которые также являются результатом взаимодействия силы тяжести и внутренних и внешних сил упругости (со стороны мышц, сухожилий, костей и внешних опор):

• Деформация изгиба: возникает при наклонах туловища вперед, назад или в стороны. При этом одна сторона тела (например, позвоночника) сжимается, а другая растягивается.
• Деформация кручения: возникает при скручивающих движениях, например, при повороте корпуса, когда таз и ноги остаются неподвижными.
• Деформация сдвига: происходит в суставах и мягких тканях при смещении одних слоев тела относительно других.

Ответ: Помимо сжатия и растяжения, при различных движениях и позах человек испытывает деформации изгиба, кручения и сдвига.