Номер 13, страница 87, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава III. Движение и взаимодействие тел. Параграф 11. Закон инерции. Масса тела - номер 13, страница 87.

Условие.

13. Почему велосипед продолжает некоторое время катиться, если перестать крутить педали? Почему через некоторое время велосипед всё-таки останавливается?

Решение.

Почему велосипед продолжает некоторое время катиться, если перестать крутить педали?

Велосипед продолжает движение после прекращения вращения педалей благодаря физическому явлению, которое называется инерцией. Инерция — это свойство материального тела сохранять свою скорость (как по величине, так и по направлению), когда на него не действуют никакие силы или действие сил скомпенсировано. Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), тело находится в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела (силы) или их действие скомпенсировано. Когда велосипедист разгоняется, он сообщает системе «велосипед-человек» определённую скорость и, соответственно, кинетическую энергию. Когда он прекращает крутить педали, эта система стремится сохранить свое состояние движения, то есть продолжает двигаться с набранной скоростью по инерции.

Ответ: Велосипед продолжает катиться благодаря явлению инерции, стремясь сохранить набранную скорость движения.

Почему через некоторое время велосипед всё-таки останавливается?

Хотя инерция заставляет велосипед двигаться вперед, в реальном мире на него всегда действуют силы, препятствующие этому движению. Эти силы постепенно уменьшают скорость велосипеда до полной остановки. Основными силами сопротивления являются:

1. Сила трения качения. Она возникает в месте контакта шин с поверхностью дороги. Эта сила обусловлена деформацией шины и дорожного полотна.

2. Сила сопротивления воздуха. Воздух оказывает сопротивление любому движущемуся в нём объекту. Величина этой силы сильно зависит от скорости велосипеда (растет пропорционально квадрату скорости), а также от площади и формы велосипедиста и велосипеда.

3. Силы трения в механизмах велосипеда. Трение возникает во вращающихся частях: во втулках колес, в цепной передаче, в каретке и педалях.

Сумма всех этих сил сопротивления направлена в сторону, противоположную движению велосипеда. Согласно второму закону Ньютона ($ \vec{F}_{рез} = m\vec{a} $), эта результирующая сила сообщает велосипеду отрицательное ускорение (замедление), которое и приводит к постепенному снижению его скорости до нуля.

Ответ: Велосипед останавливается из-за действия внешних сил сопротивления: силы трения качения колес о дорогу, силы сопротивления воздуха и сил трения в движущихся частях самого велосипеда.