Номер 196, страница 32 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

196. Можно ли в космическом корабле обрабатывать ударом «невесомый» материал «невесомым» молотком? Объяснить.

Решение

Да, в космическом корабле можно обрабатывать ударом «невесомый» материал «невесомым» молотком. Для понимания этого необходимо различать понятия массы и веса.

Слово «невесомый» в данном контексте означает, что объект находится в состоянии невесомости. Невесомость — это состояние, при котором сила взаимодействия тела с опорой (вес) близка к нулю. В космическом корабле на орбите это происходит потому, что и корабль, и все объекты внутри него находятся в состоянии постоянного свободного падения на планету. Однако, несмотря на отсутствие веса, все объекты сохраняют свою массу. Масса — это инертная характеристика тела, мера его способности сопротивляться изменению скорости под действием силы.

Эффективность удара молотком зависит не от его веса, а от его массы ($m$) и скорости ($v$), которую ему сообщают при замахе. Произведение этих величин дает импульс тела: $p = m \cdot v$. Когда молоток ударяет по материалу, его импульс резко изменяется за очень короткий промежуток времени $\Delta t$. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, это изменение импульса создает значительную силу удара $F$: $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$

Именно эта сила и производит деформацию или иную обработку материала. Поскольку и молоток, и обрабатываемый материал в космосе обладают той же массой, что и на Земле, то придание молотку скорости создаст необходимый импульс для эффективного удара.

Однако существует важная практическая особенность, связанная с третьим законом Ньютона. Если обрабатываемый материал не будет закреплен, то после удара он просто отлетит в сторону. Точно так же и сам космонавт, замахиваясь молотком, будет отталкиваться в противоположную сторону, если не будет зафиксирован. Поэтому для проведения таких работ в космосе необходимо надежно закреплять как обрабатываемый объект (например, в тисках), так и самого космонавта (с помощью специальных упоров для ног и поручней).

Ответ: Да, можно, так как эффективность удара определяется массой и скоростью молотка (его импульсом), а не его весом. В состоянии невесомости объекты сохраняют свою массу. Для успешной обработки необходимо надежно закрепить как сам материал, так и космонавта.