Номер 5, страница 14 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Взаимодействие тел. ТЗ-4. Инерция. Взаимодействие тел. Масса тела - номер 5, страница 14.

Условие.

5. Почему запрещается резко поднимать груз подъёмным краном? Почему нельзя останавливать руками вращающуюся на станке деталь?

Решение.

Почему запрещается резко поднимать груз подъёмным краном?

Резко поднимать груз подъёмным краном запрещается из-за явления инерции. Согласно первому закону Ньютона, всякое тело, в данном случае груз, стремится сохранить своё состояние покоя. Чтобы начать его движение вверх, необходимо приложить силу, которая преодолеет силу тяжести и сообщит грузу ускорение.

При резком подъёме грузу сообщается очень большое ускорение $\text{a}$. Согласно второму закону Ньютона, сила натяжения троса крана $\text{T}$ в этот момент будет равна сумме силы тяжести груза $F_g = mg$ и силы, необходимой для создания ускорения $F_a = ma$. Таким образом, общая сила натяжения троса определяется формулой:

$T = mg + ma = m(g+a)$

Чем больше ускорение $\text{a}$ (чем резче рывок), тем больше сила натяжения $\text{T}$. Если эта сила превысит предел прочности троса, он оборвётся, что приведёт к падению груза и катастрофическим последствиям. Поэтому подъём всегда производят плавно, с малым ускорением, чтобы сила натяжения троса лишь ненамного превышала вес груза.

Ответ: Резкий подъём груза создаёт большое ускорение, из-за которого сила натяжения троса многократно возрастает и может превысить его предел прочности, что приведёт к обрыву троса и падению груза.

Почему нельзя останавливать руками вращающуюся на станке деталь?

Останавливать руками вращающуюся на станке деталь категорически запрещено также из-за инерции. Вращающееся тело обладает значительной кинетической энергией и моментом импульса и по инерции стремится сохранить своё вращение. Чтобы остановить его, необходимо приложить тормозящую силу и совершить работу по гашению этой энергии.

Когда человек пытается остановить деталь руками, его руки создают силу трения, которая тормозит деталь. В соответствии с третьим законом Ньютона, деталь в этот момент действует на руки с точно такой же по величине, но противоположно направленной силой. Поскольку детали на станках могут иметь большую массу и вращаться с высокой скоростью, их кинетическая энергия может быть огромной.

Сила, с которой деталь будет воздействовать на руки, может быть настолько большой, что приведёт к очень серьёзным травмам: сильным ожогам от трения, рваным ранам, переломам и даже ампутации, если рука окажется затянутой в механизм. Для остановки вращающихся частей необходимо всегда использовать штатные тормозные системы станка.

Ответ: Из-за инерции вращающаяся деталь обладает большим запасом кинетической энергии и при попытке остановить её руками оказывает на них огромное силовое воздействие, способное нанести тяжёлые увечья.