Номер 19.47, страница 69 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 19. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 19.47, страница 69.

19.47 [Д. 91] В чём принципиальное различие способов перемещения в воде человека и осьминога?

Решение

Принципиальное различие в способах перемещения человека и осьминога в воде заключается в физических принципах, лежащих в основе их движения.

Человек для плавания использует взаимодействие с внешней средой. Он отталкивается от воды руками и ногами. Согласно третьему закону Ньютона, сила действия (гребок, отталкивающий воду назад) равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия (сила, с которой вода толкает пловца вперед). Масса самого человека при этом не изменяется. Движение происходит за счет опоры на окружающую воду.

Осьминог, в свою очередь, применяет реактивное движение. Он засасывает воду в мантийную полость, а затем резко выбрасывает ее через сифон. Этот процесс подчиняется закону сохранения импульса. Система, состоящая из осьминога и воды внутри него, до начала выброса покоится (суммарный импульс равен нулю). После выброса струи воды массой m со скоростью $\vec{v}$, осьминог массой M приобретает скорость $\vec{V}$ в противоположном направлении, так чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю: $M\vec{V} + m\vec{v} = 0$. Отсюда скорость осьминога равна $\vec{V} = -\frac{m}{M}\vec{v}$. Таким образом, осьминог движется за счет отбрасывания части массы системы, а не за счет взаимодействия с внешней опорой.

Ответ: Принципиальное различие заключается в том, что человек для движения отталкивается от окружающей воды, используя ее как внешнюю опору (основа — третий закон Ньютона), в то время как осьминог использует реактивный принцип движения, отбрасывая часть массы (набранную воду) от себя и двигаясь в противоположную сторону согласно закону сохранения импульса.