Номер 38.26, страница 143 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 6. Тепловые явления. Параграф 38. Внутренняя энергия - номер 38.26, страница 143.

Условие.

38.26 [934] Почему, если быстро скользить вниз по шесту или канату, можно обжечь руки?

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

Решение

Когда человек скользит вниз по шесту или канату, его руки трутся о поверхность. В результате этого движения между ладонями и поверхностью шеста/каната возникает сила трения скольжения. Эта сила направлена в сторону, противоположную движению, то есть вверх.

Сила трения совершает механическую работу. Работа силы трения ($A_{тр}$) вычисляется по формуле $A_{тр} = F_{тр} \cdot s$, где $F_{тр}$ — это сила трения, а $s$ — это расстояние (длина), на которое человек проскальзывает.

Согласно закону сохранения энергии, работа, совершаемая силой трения, переходит во внутреннюю энергию взаимодействующих тел, то есть превращается в теплоту ($Q$). Таким образом, $Q = A_{тр}$. Эта теплота выделяется на соприкасающихся поверхностях — на коже рук и на поверхности шеста/каната, вызывая их нагрев.

Ключевым моментом в вопросе является слово «быстро». Быстрое скольжение означает высокую скорость ($v$). Мощность, то есть скорость совершения работы (и, следовательно, скорость выделения тепла), прямо пропорциональна скорости движения: $P = F_{тр} \cdot v$. Чем выше скорость скольжения, тем больше тепла выделяется в единицу времени.

Кожа человека имеет ограниченную теплопроводность и не способна быстро отводить или рассеивать такое большое количество тепла, выделяющееся за короткий промежуток времени. В результате температура поверхности ладоней резко возрастает до значений, достаточных для получения термического ожога.

Ответ: При быстром скольжении вниз по шесту или канату работа силы трения преобразуется в большое количество теплоты за короткое время. Из-за высокой скорости тепловыделения кожа рук не успевает рассеивать тепло, ее температура резко повышается, что и вызывает ожог.