Номер 11, страница 100 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

11. В каком случае тело испытывает перегрузку? Оказывает ли она вредное воздействие?

В каком случае тело испытывает перегрузку?

Тело испытывает перегрузку, когда оно движется с ускорением и его вес становится больше силы тяжести. Вес тела — это сила, с которой оно давит на опору или растягивает подвес.

Состояние перегрузки возникает, когда на тело, помимо силы тяжести $F_g = mg$, действует дополнительная сила, вызывающая ускорение $a$. Согласно второму закону Ньютона, сила реакции опоры $N$, равная по модулю весу тела $P$, при движении с ускорением $a$, направленным вверх (противоположно ускорению свободного падения $g$), определяется как $P = m(g+a)$.

Перегрузкой, или коэффициентом перегрузки $n$, называют отношение веса тела $P$ в данных условиях к его весу в состоянии покоя (силе тяжести $mg$): $$n = \frac{P}{mg} = \frac{m(g+a)}{mg} = 1 + \frac{a}{g}$$ Таким образом, перегрузка (состояние, когда $n > 1$) возникает при движении с ускорением $a$, сонаправленным с силой реакции опоры (то есть, направленным "вверх" относительно опоры).

Типичные примеры ситуаций, в которых возникает перегрузка: старт космического корабля или резкий набор высоты самолетом; движение лифта, который начинает подниматься вверх или останавливается при движении вниз; выход самолета из пикирования (движение по нижней части криволинейной траектории); выполнение фигур высшего пилотажа, например, "мертвой петли", где в нижней точке траектории перегрузка максимальна.

Ответ: Тело испытывает перегрузку при движении с ускорением, в результате которого его вес превышает силу тяжести. Это происходит, например, при взлете ракеты, в начале движения лифта вверх, при выходе самолета из пике и при выполнении сложных маневров.

Оказывает ли она вредное воздействие?

Да, перегрузка может оказывать значительное, в том числе вредное, воздействие на живой организм, особенно если она велика по значению или продолжительна. Эффект зависит от величины, направления и длительности перегрузки.

Ключевым фактором является направление перегрузки. Положительная перегрузка (направление "голова-ноги") вызывает отток крови от головы. При значениях 4–5 $g$ это приводит к потемнению в глазах ("серая пелена"), а затем к потере зрения ("черная пелена") и сознания. Отрицательная перегрузка (направление "ноги-голова") вызывает прилив крови к голове и переносится организмом гораздо хуже. Уже при -(2–3) $g$ возникает "красная пелена" перед глазами и существует риск разрыва сосудов головного мозга. Поперечная перегрузка ("грудь-спина") переносится легче всего, так как не вызывает сильного перераспределения крови. Именно поэтому кресла космонавтов при старте располагают так, чтобы они испытывали поперечную перегрузку.

Также важны величина и длительность. Кратковременные, но большие перегрузки (десятки $g$) могут переноситься организмом, в то время как длительное воздействие даже умеренных перегрузок (более 5 $g$) опасно. Для неподготовленного человека критическими являются уже 5–7 $g$.

Вредное воздействие заключается в нарушении работы сердечно-сосудистой системы, дыхания, возможном смещении и повреждении внутренних органов. Главная опасность — потеря сознания в критической ситуации, например, при управлении летательным аппаратом.

Ответ: Да, перегрузка оказывает вредное воздействие. Степень вреда зависит от ее величины, направления и продолжительности. Она может вызывать отток или приток крови к голове, что приводит к потере зрения и сознания, а также может повредить внутренние органы.