Номер 34.21, страница 126 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия. Параграф 34. Энергия. Закон сохранения энергии - номер 34.21, страница 126.

Условие.

34.21 [823] По краям гоночных мототрасс в местах очень крутых поворотов укладывают пенопластовые плиты. Объясните назначение и действие этих плит.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 6.

Решение 7.

Назначение плит

Пенопластовые плиты, укладываемые по краям гоночных трасс в местах очень крутых поворотов, служат для обеспечения безопасности гонщиков. Их главная задача — поглотить энергию удара и снизить силу воздействия на гонщика и его транспортное средство в случае аварии, тем самым значительно уменьшая вероятность получения тяжелых травм.

Действие плит

Действие этих плит основано на втором законе Ньютона в импульсной форме, который связывает силу, время ее действия и изменение импульса тела: $F \cdot \Delta t = \Delta p$. Отсюда средняя сила удара $F$ может быть выражена как:

$$ F = \frac{\Delta p}{\Delta t} $$

При столкновении мотоцикла с препятствием он останавливается, то есть его импульс изменяется от некоторого начального значения до нуля. Это изменение импульса $\Delta p$ является определенной величиной, зависящей от массы и скорости мотоцикла перед ударом.

Если бы мотоцикл столкнулся с жестким барьером (например, бетонной стеной), остановка произошла бы почти мгновенно, за очень малое время $\Delta t$. В этом случае, согласно формуле, сила удара $F$ была бы очень большой и, скорее всего, привела бы к фатальным последствиям.

Пенопластовые плиты являются деформируемым материалом. При ударе они сминаются, что значительно увеличивает время, в течение которого происходит гашение скорости — время столкновения $\Delta t$. Поскольку изменение импульса $\Delta p$ остается тем же, увеличение времени $\Delta t$ приводит к существенному уменьшению средней силы удара $F$. Таким образом, плиты "растягивают" удар во времени, делая его более безопасным.

Ответ: Назначение пенопластовых плит — повышение безопасности гонщиков путем снижения силы удара при аварии. Их действие заключается в увеличении времени столкновения за счет деформации плит. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме ($F = \Delta p / \Delta t$), увеличение времени удара $(\Delta t)$ при неизменном изменении импульса $(\Delta p)$ приводит к значительному уменьшению силы удара $(F)$, что минимизирует травмы гонщика.