Номер 158, страница 26 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение - номер 158, страница 26.

Условие.

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

Решение.

Почему запрещается резко поднимать груз подъёмным краном?

Это явление объясняется инерцией. Любое тело, в том числе и груз, находящееся в состоянии покоя, стремится сохранить это состояние. Когда кран начинает поднимать груз, трос должен преодолеть силу тяжести груза. Если подъем происходит плавно, с постоянной скоростью, то сила натяжения троса $\text{T}$ примерно равна силе тяжести $mg$. Однако при резком подъеме грузу сообщается значительное ускорение $\text{a}$. Согласно второму закону Ньютона, равнодействующая сила равна $F = ma$. В данном случае на груз действуют сила натяжения троса $\text{T}$ (вверх) и сила тяжести $mg$ (вниз). Тогда $T - mg = ma$. Отсюда сила натяжения троса равна $T = mg + ma = m(g+a)$. Из формулы видно, что чем больше ускорение $\text{a}$, тем больше сила натяжения троса. Резкий рывок создает очень большое ускорение, что приводит к кратковременной, но огромной перегрузке. Эта перегрузка может превысить предел прочности троса, и он оборвется. Также может быть поврежден сам механизм крана.

Ответ: Резкий подъем груза запрещен, потому что из-за инерции возникает значительная дополнительная сила, действующая на трос и конструкцию крана, что может привести к их разрушению.

Почему нельзя останавливать руками вращающуюся на станке деталь?

Вращающаяся деталь обладает инерцией и стремится сохранить свое состояние движения, то есть продолжать вращаться. Массивные детали или детали, вращающиеся с высокой скоростью, обладают значительной кинетической энергией вращения. Чтобы остановить такую деталь, необходимо приложить внешнюю силу, которая создаст тормозящий момент и совершит работу по погашению этой энергии. Если попытаться сделать это руками, то руки выступят в роли тормозного устройства. Согласно третьему закону Ньютона, с какой силой руки будут действовать на деталь, с такой же по величине, но противоположной по направлению силой деталь будет действовать на руки. Из-за большой инерции вращающейся детали эта сила может оказаться очень большой, что неминуемо приведет к тяжелым травмам: ожогам от трения, порезам, ушибам, переломам или затягиванию руки в механизм станка.

Ответ: Останавливать вращающуюся деталь руками опасно, так как из-за инерции она оказывает мощное сопротивление остановке, и сила этого сопротивления может нанести серьезную травму.