Номер 10.7, страница 32 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 10. Взаимодействие тел. Масса тел. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 10.7, страница 32.

10.7° [200°] Почему отклоняется трубка при вытекании из неё воды (рис. П-26)?

Рис. П-26

Решение

Отклонение трубки при вытекании из нее воды является проявлением закона сохранения импульса, а также третьего закона Ньютона. Это явление лежит в основе принципа реактивного движения.

1. Когда вода течет по трубке и вытекает из нее, она приобретает определенную скорость и, следовательно, импульс. Пусть за малый промежуток времени $\Delta t$ из трубки вытекает масса воды $\Delta m$ со скоростью $\vec{v}$. Импульс этой массы воды равен $\vec{p} = \Delta m \cdot \vec{v}$.

2. Чтобы сообщить воде этот импульс, со стороны трубки на воду должна действовать сила $\vec{F}_{1}$. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, эта сила равна $\vec{F}_{1} = \frac{\Delta \vec{p}}{\Delta t}$.

3. В соответствии с третьим законом Ньютона, на каждое действие существует равное по величине и противоположное по направлению противодействие. Это означает, что вытекающая вода действует на трубку с силой $\vec{F}_{2}$, которая равна по модулю силе $\vec{F}_{1}$ и направлена в противоположную сторону: $\vec{F}_{2} = -\vec{F}_{1}$.

4. Эта сила $\vec{F}_{2}$ называется реактивной силой. Она приложена к трубке и направлена в сторону, противоположную скорости вытекающей струи воды. На рисунке показано, что струя воды направлена влево и вниз. Следовательно, реактивная сила, действующая на трубку, направлена вправо и вверх. Именно эта сила и заставляет гибкую трубку отклоняться от вертикального положения.

Ответ: Трубка отклоняется из-за действия на нее реактивной силы. Согласно третьему закону Ньютона, вытекающая из трубки вода действует на нее с силой, равной по модулю и противоположной по направлению той силе, с которой трубка выталкивает воду.