Номер 2, страница 124 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 38. Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 2, страница 124.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Данный опыт демонстрирует явление инерции и связь между импульсом силы и изменением импульса тела.

Сравнение времени действия сил

В первом случае, когда мы резко выдергиваем лист бумаги из-под банки, сила трения между листом и дном банки действует очень короткое время. Во втором случае, когда мы тянем лист медленно так, чтобы банка двигалась вместе с ним, сила трения действует на протяжении всего времени движения. Таким образом, время действия силы в первом случае значительно меньше, чем во втором.

Объяснение, почему в первом случае банке не сообщается импульс, а во втором сообщается

Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, изменение импульса тела $\Delta p$ равно импульсу силы $I$, который на него подействовал: $ \Delta p = I $

Импульс силы определяется как произведение силы $F$ на время ее действия $\Delta t$: $ I = F \cdot \Delta t $

Силой, которая может сдвинуть банку с места, является сила трения $F_{тр}$ между листом и банкой.

В первом случае (резкий рывок), время действия силы $\Delta t$ очень мало. Хотя сила трения скольжения может быть существенной, из-за малости времени взаимодействия $\Delta t$ сообщаемый банке импульс силы $I = F_{тр} \cdot \Delta t$ оказывается очень маленьким (близким к нулю). Следовательно, и изменение импульса тела $\Delta p$ также незначительно. Поскольку банка изначально покоилась (ее начальный импульс был равен нулю), она практически не меняет своего состояния и в силу своей инерции остается на месте.

Во втором случае (медленное вытягивание), сила трения покоя действует на банку в течение длительного времени $\Delta t$. В результате этого банке сообщается значительный импульс силы $I = F_{тр} \cdot \Delta t$. Этот импульс вызывает заметное изменение импульса тела $\Delta p$, заставляя банку, которая изначально покоилась, набрать скорость и двигаться вместе с листом.

Ответ: Время действия силы в первом случае (рывок) очень мало, поэтому сообщаемый банке импульс силы ($I=F \cdot \Delta t$) недостаточен для существенного изменения ее импульса. Из-за инертности банка остается на месте. Во втором случае (медленное движение) сила трения действует длительное время, сообщая банке достаточный импульс, чтобы она пришла в движение вместе с листом.