Номер 1, страница 25 - гдз по физике 7 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Взаимодействие тел. Самостоятельные работы. СР-21. Масса тела. Единицы массы. Вариант 2 - номер 1, страница 25.

Условие.

1. Можно ли мгновенно изменить скорость тела?

Решение.

1. Можно ли мгновенно изменить скорость тела?

С точки зрения классической механики, мгновенно изменить скорость материального тела, обладающего массой, невозможно. Это утверждение основывается на фундаментальных законах физики.

1. Ускорение — это мера изменения скорости за единицу времени. Оно определяется формулой:
$a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$
где $\Delta v$ — изменение скорости, а $\Delta t$ — промежуток времени, за который это изменение произошло.

2. Мгновенное изменение скорости означает, что промежуток времени $\Delta t$ стремится к нулю ($\Delta t \to 0$). Если при этом изменение скорости $\Delta v$ — конечная, ненулевая величина, то ускорение тела должно быть бесконечно большим:
$a = \frac{\Delta v}{0} \to \infty$

3. Согласно второму закону Ньютона, сила $\text{F}$, необходимая для придания телу массой $\text{m}$ ускорения $\text{a}$, равна:
$F = m \cdot a$

4. Чтобы сообщить телу с конечной массой $\text{m}$ бесконечное ускорение $\text{a}$, потребовалась бы бесконечно большая сила $\text{F}$:
$F = m \cdot \infty \to \infty$

В природе не существует бесконечных сил. Любое реальное взаимодействие, будь то удар молотка по гвоздю или столкновение автомобилей, происходит в течение некоторого, пусть и очень малого, но конечного промежутка времени и с участием конечных по величине сил. Следовательно, и скорость изменяется не мгновенно, а за этот конечный промежуток времени.

Этот же вывод следует из импульсной формы второго закона Ньютона:
$F \cdot \Delta t = \Delta p = m \cdot \Delta v$
Чтобы изменить импульс тела $\text{p}$ на конечную величину $\Delta p$, необходимо, чтобы произведение силы $\text{F}$ на время её действия $\Delta t$ было конечным. Если время $\Delta t = 0$, то для получения ненулевого изменения импульса $\Delta p$ сила $\text{F}$ должна быть бесконечной.

Таким образом, скорость тела является непрерывной функцией времени — она не может изменяться скачком.

Ответ: Нет, мгновенно изменить скорость тела, обладающего массой, невозможно, поскольку это потребовало бы приложения бесконечно большой силы и привело бы к бесконечному ускорению, что физически невозможно.