Номер 163, страница 27 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

► 163. На середину гладкого стола положите коробок со спичками. Поставьте на спичечный коробок чистый стакан с плоским дном, наполненный водой почти до краёв. Возьмите в руку широкую и толстую линейку и, прижимая её плашмя к столу, с силой выбейте спичечный коробок из-под стакана (рис. 24). Объясните наблюдаемое явление.

Рис. 24

Наблюдаемое явление объясняется свойством инертности тел, которое заключается в их стремлении сохранять своё состояние движения. Это явление описывается первым законом Ньютона.

1. Изначально система «стакан-коробок» находится в состоянии покоя. Стакан с водой обладает значительной массой и, следовательно, большой инертностью.

2. Когда линейкой наносится резкий и сильный удар по спичечному коробку, на коробок действует большая сила в течение очень короткого промежутка времени. Этот импульс силы придаёт коробку большую скорость, и он выскальзывает из-под стакана.

3. Сила трения между коробком и дном стакана — это единственная горизонтальная сила, которая может привести стакан в движение. Однако, поскольку время удара (время взаимодействия коробка со стаканом) очень мало, импульс силы трения ($p = F_{тр} \cdot \Delta t$) также оказывается очень мал.

4. Из-за своей большой инертности стакан не успевает значительно изменить свою скорость за это короткое время. Он практически остаётся на месте в горизонтальном направлении, сохраняя своё состояние покоя.

5. После того как коробок-опора удалён, стакан под действием силы тяжести падает вертикально вниз и остаётся стоять на столе.

Таким образом, чем резче и быстрее удар, тем меньше времени сила трения действует на стакан, и тем меньше он смещается по горизонтали.

Ответ: Явление объясняется инерцией. Стакан с водой обладает массой и по инерции стремится сохранить своё состояние покоя. При резком ударе коробок выскальзывает так быстро, что сила трения не успевает сообщить стакану заметную горизонтальную скорость. В результате стакан просто опускается на стол под действием силы тяжести.