Номер 1, страница 77 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Движение и взаимодействие тел. Параграф 21. Сила тяжести. Проводим опыты - номер 1, страница 77.

Условие.

Решение.

1. Решение

Когда мы отпускаем плоский лист бумаги, он падает медленно, часто планируя и колеблясь из стороны в сторону. Его движение выглядит хаотичным и непредсказуемым.

После того как мы скомкаем этот же лист бумаги в плотный комок и отпустим его, характер падения изменится. Скомканный лист будет падать значительно быстрее и по более прямой, предсказуемой траектории.

Причина этого явления заключается во влиянии силы сопротивления воздуха. На любое тело, падающее в атмосфере Земли, действуют две основные силы:

1. Сила тяжести ($F_{тяж}$), направленная вертикально вниз. Она зависит от массы тела ($\text{m}$) и ускорения свободного падения ($\text{g}$): $F_{тяж} = mg$.
2. Сила сопротивления воздуха ($F_{сопр}$), направленная в сторону, противоположную движению (в данном случае, вверх). Эта сила зависит от формы, размеров (площади поперечного сечения) и скорости тела.

В обоих экспериментах — с плоским и скомканным листом — масса бумаги остается неизменной, а значит, и сила тяжести, действующая на нее, одинакова.

Однако форма и площадь поверхности меняются кардинально. У плоского листа очень большая площадь поверхности. Из-за этого даже при небольшой скорости падения сила сопротивления воздуха становится значительной и сильно замедляет падение. Возникающие завихрения воздуха заставляют лист планировать и колебаться.

Когда мы сминаем лист в комок, мы резко уменьшаем его площадь поверхности. Это приводит к значительному снижению силы сопротивления воздуха. Поскольку сила тяжести осталась прежней, а тормозящая сила сопротивления стала намного меньше, результирующая сила, действующая на комок, оказывается больше. Согласно второму закону Ньютона ($F = ma$), большее значение результирующей силы приводит к большему ускорению, и тело падает быстрее.

Ответ: Скомканный лист бумаги будет падать гораздо быстрее, чем плоский. Это происходит потому, что при сминании листа его масса (и, следовательно, действующая на него сила тяжести) не меняется, но значительно уменьшается его площадь поверхности. Уменьшение площади приводит к резкому снижению силы сопротивления воздуха, которая тормозит падение.