Номер 5, страница 40 - гдз по физике 7 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 10. Взаимодействие тел. Вариант 1 - номер 5, страница 40.

Условие.

5. В каком случае тележка придёт в движение, если пережечь нитку?

А) рисунок 1

Б) рисунок 2

В) рисунок 3

Решение.

Для определения, в каком случае тележка придёт в движение, необходимо проанализировать силы, действующие на систему в каждом из трёх представленных случаев. Согласно законам Ньютона, для того чтобы тело (или система тел), находящееся в состоянии покоя, начало двигаться, на него должна подействовать нескомпенсированная внешняя сила. Внутренние силы могут вызывать только перемещение частей системы относительно друг друга, но не могут изменить движение центра масс всей системы.

А) рисунок 1

На рисунке 1 изображена тележка с закрепленной на ней упругой пластиной, стянутой ниткой. Когда нитку пережгут, пластина распрямится. Силы упругости, которые будут действовать между пластиной и тележкой, являются внутренними для системы «тележка-пластина». Согласно третьему закону Ньютона, сумма всех внутренних сил в замкнутой системе равна нулю. Поскольку внешние силы в горизонтальном направлении отсутствуют (трением пренебрегаем), тележка останется в состоянии покоя. Её центр масс не сдвинется.

Б) рисунок 2

На рисунке 2 показаны две тележки, между которыми находится сжатая пружина. Силы, с которыми пружина будет действовать на тележки после пережигания нити, являются внутренними для системы «две тележки-пружина». Внешние горизонтальные силы на эту систему не действуют. Следовательно, выполняется закон сохранения импульса. Так как до взаимодействия система покоилась (суммарный импульс был равен нулю), то и после него суммарный импульс останется нулевым: $p_1 + p_2 = 0$, или $m_1 v_1 + m_2 v_2 = 0$. Это означает, что обе тележки придут в движение, разъезжаясь в противоположные стороны. Однако центр масс всей системы останется неподвижным.

В) рисунок 3

На рисунке 3 тележка упирается в неподвижную стену через сжатую пружину. Когда нить пережгут, пружина начнёт распрямляться. Она будет толкать тележку влево. В то же время пружина будет давить на стену вправо. По третьему закону Ньютона, стена будет действовать на пружину (и через неё на тележку) с силой, равной по модулю и противоположной по направлению. Эта сила реакции со стороны стены является внешней для системы «тележка-пружина». Под действием этой нескомпенсированной внешней силы тележка начнёт ускоряться и придёт в движение влево.

Таким образом, движение отдельной тележки будет наблюдаться в случаях 2 и 3. Однако в случае 2 движутся только части системы относительно неподвижного центра масс, так как действуют только внутренние силы. В случае 3 в движение приходит вся система (тележка) как единое целое под действием внешней силы. Именно этот случай является однозначным ответом на вопрос о приведении тележки в движение.

Ответ: В) рисунок 3.