Номер 3, страница 38 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 9. Инерция. Вариант 2 - номер 3, страница 38.

Условие.

3. Может ли тело увеличивать свою скорость, если на него не действуют другие тела?

А) не может

Б) может, но не каждое тело

В) может

Решение.

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть законы механики, в частности, первый закон Ньютона и закон сохранения импульса.

Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), если на тело не действуют другие тела или их действие скомпенсировано (то есть равнодействующая внешних сил равна нулю), то тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это означает, что его скорость остается постоянной. Данный закон в такой формулировке справедлив для тел с постоянной массой, которые нельзя рассматривать как систему, части которой могут двигаться друг относительно друга с изменением общей массы основной части.

Однако, в физике под "телом" может пониматься и более сложная система, например, система с переменной массой. Классическим примером такого тела является ракета. Ракета способна увеличивать свою скорость в пространстве, где внешние силы пренебрежимо малы (например, в глубоком космосе), то есть в условиях, когда на нее не действуют другие тела.

Движение ракеты основано на принципе реактивного движения. Ракета с большой скоростью выбрасывает часть своей массы (продукты сгорания топлива). Система "ракета + выбрасываемые газы" является замкнутой, и для нее выполняется закон сохранения импульса. Если до начала работы двигателя ракета покоилась, то ее суммарный импульс был равен нулю. После того, как часть массы (газ) отделилась со скоростью $ \vec{u} $, ракета приобретает скорость $ \vec{v} $. Согласно закону сохранения импульса:

$ (M-m)\vec{v} + m\vec{u} = 0 $

где $\text{M}$ – начальная масса ракеты, $\text{m}$ – масса выброшенного газа. Отсюда скорость ракеты $ \vec{v} = -\frac{m}{M-m}\vec{u} $. Так как скорость $ \vec{v} $ отлична от нуля, это означает, что ракета ускорилась, то есть увеличила свою скорость от нуля.

Таким образом, тело, способное отбрасывать часть своей массы, может увеличивать свою скорость без взаимодействия с другими (внешними) телами. В то же время, тело с постоянной массой, не имеющее внутреннего источника энергии для отбрасывания своей части (например, камень), не может самостоятельно изменить свою скорость.

Из этого следует, что возможность увеличить скорость без действия других тел существует, но она доступна не каждому телу. Наиболее полным и точным является ответ, который учитывает оба этих аспекта.

Ответ: Б) может, но не каждое тело