Номер 4, страница 95, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 8. Работа, мощность, энергия. Параграф 69. Мощность. Вопросы и задания - номер 4, страница 95.

Условие.

4. В какой момент времени бегун на короткие дистанции развивает большую мощность: в момент старта или в момент финиша?

Решение.

Решение

Мгновенная мощность $\text{P}$, которую развивает бегун, определяется как произведение силы тяги $\text{F}$, создаваемой им, на его мгновенную скорость $\text{v}$. Формула для мощности выглядит следующим образом:

$P = F \cdot v$

Чтобы определить, в какой момент мощность больше, необходимо проанализировать значения силы и скорости в двух указанных ситуациях.

В момент старта

В самый первый миг, когда скорость бегуна равна нулю, его мощность также равна нулю. Однако под «моментом старта» обычно понимают начальную фазу разгона. В этот период спортсмен прилагает максимальную мышечную силу ($F_{max}$), чтобы сообщить своему телу максимальное ускорение. Скорость начинает стремительно расти. Пиковое значение мощности достигается не в нулевой точке, а примерно через 1-2 секунды после старта, когда скорость уже становится значительной, а прикладываемая сила всё ещё очень велика. Именно в этой фазе произведение силы на скорость достигает своего максимума.

В момент финиша

К моменту пересечения финишной черты на короткой дистанции бегун движется с максимальной или близкой к максимальной скоростью ($v_{max}$). На этом этапе его ускорение близко к нулю или даже отрицательно (из-за усталости). Это означает, что сила тяги, которую он создает, в основном уравновешивает силы сопротивления, главным образом сопротивление воздуха. Эта сила ($F_{finish}$) значительно меньше максимальной силы, которую бегун развивает в начале гонки. Таким образом, мощность на финише — это произведение относительно небольшой силы на максимальную скорость.

Следовательно, хотя на финише скорость максимальна, сила тяги существенно меньше, чем на старте. В то же время на старте (в фазе разгона) бегун развивает огромную силу при быстро растущей скорости. Произведение очень большой силы и начальной скорости оказывается больше, чем произведение уменьшившейся силы и максимальной скорости. Поэтому бегун развивает большую мощность в момент старта.

Ответ: Бегун на короткие дистанции развивает большую мощность в момент старта.