Номер 6, страница 49, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 6. Атмосфера и атмосферное давление. Параграф 56. Вес воздуха. Атмосферное давление. Вопросы и задания - номер 6, страница 49.

Условие.

6. Почему приходится прилагать большое усилие, вытаскивая ногу, увязшую в глине или топком болотистом грунте?

Решение.

Большое усилие, необходимое для того, чтобы вытащить ногу из глины или топкого грунта, объясняется совокупностью нескольких физических явлений, в первую очередь связанных с давлением.

Основной фактор — это атмосферное давление. Когда нога увязает, вязкая среда (глина, грязь) плотно облегает её. При попытке вытащить ногу вверх, под подошвой образуется пространство. Поскольку грунт вязкий и плохо пропускает воздух, он не успевает быстро заполнить эту образующуюся полость. В результате под подошвой создается область сильно пониженного давления, близкого к вакууму. Снаружи же на всю поверхность грунта продолжает давить атмосфера с силой, соответствующей давлению около $101.3 \text{ кПа}$. Эта разница давлений порождает значительную удерживающую силу, направленную вниз. Величину этой силы можно оценить по формуле $F = P_{атм} \cdot S$, где $\text{S}$ — площадь подошвы. Для подошвы площадью $200 \text{ см}^2$ ($0.02 \text{ м}^2$) эта сила может достигать $F \approx 101300 \text{ Па} \cdot 0.02 \text{ м}^2 \approx 2026 \text{ Н}$, что эквивалентно весу тела массой около 207 кг.

Дополнительными факторами являются силы сцепления и вязкость. Во-первых, силы адгезии (прилипания) заставляют частицы мокрого грунта "цепляться" за поверхность обуви. Во-вторых, вязкость среды создает сопротивление движению. Чтобы вытащить ногу, необходимо преодолеть внутреннее трение в грунте и заставить его "растечься", освобождая путь, что также требует приложения усилия.

Таким образом, человек борется не столько с весом самой грязи на ноге, сколько с силой атмосферного давления и физическими свойствами вязкого грунта.

Ответ: Большое усилие приходится прилагать для преодоления силы, создаваемой атмосферным давлением, которое давит на поверхность грунта, в то время как под вытаскиваемой ногой образуется область пониженного давления. Эта сила "засасывает" ногу. Дополнительное сопротивление создают силы прилипания грунта к обуви и его высокая вязкость.