Номер 2, страница 24 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Взаимодействие тел. Самостоятельные работы. СР-20. Взаимодействие тел. Вариант 2 - номер 2, страница 24.

Условие.

2. Будет ли двигаться парусная лодка, если в её паруса направить поток воздуха из мощного вентилятора, находящегося на лодке?

Решение.

2. Решение

Для ответа на этот вопрос рассмотрим систему, состоящую из лодки, вентилятора, паруса и воздуха между ними. Все силы, возникающие при работе вентилятора, являются внутренними для этой системы. Движение лодки возможно только под действием внешних сил, либо если система будет отбрасывать часть своей массы (реактивное движение).
Согласно третьему закону Ньютона, сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия.
1. Вентилятор создает поток воздуха, отталкивая его от себя в сторону паруса. По третьему закону Ньютона, воздух с такой же силой $F_1$ толкает вентилятор (а значит, и всю лодку) в обратную сторону, то есть назад.
2. Поток воздуха достигает паруса и давит на него с силой $F_2$, толкая парус (а значит, и всю лодку) вперед.
В идеальном случае, когда весь воздух от вентилятора попадает на парус и упруго или неупруго от него отражается (или останавливается), сила, с которой воздух давит на парус ($F_2$), будет равна по модулю силе, с которой вентилятор отталкивает воздух ($F_1$). То есть, $|F_1| = |F_2|$.
Поскольку эти две силы, действующие на систему "лодка-парус-вентилятор", равны по величине и противоположны по направлению, их результирующая сила равна нулю:
$F_{рез} = F_2 - F_1 = 0$
Так как результирующая внутренних сил равна нулю, лодка не сможет сдвинуться с места под их действием. Это аналогично попытке барона Мюнхгаузена вытащить самого себя из болота за волосы.
На практике, из-за неидеальности системы (часть воздуха не попадет в парус, возникнет турбулентность, парус может отклонять воздух назад), лодка может незначительно сместиться, скорее всего, назад. Для эффективного движения с помощью вентилятора его следовало бы развернуть и направить поток воздуха от лодки назад.

Ответ: Нет, в идеализированной ситуации лодка двигаться не будет, так как является замкнутой системой, в которой действие равно противодействию, и результирующая сила равна нулю.