Номер 166, страница 27 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение - номер 166, страница 27.

Условие.

► 166. На стакан положите фанерную доску с достаточно тяжёлым грузом (гирей массой 10 кг). Резко ударьте по гире молотком (рис. 27). Почему стакан не бьётся?

Рис. 27

Решение.

Дано:

Масса гири: $m = 10 \text{ кг}$

Удар по гире: резкий, кратковременный

Найти:

Объяснить, почему стакан не бьётся.

Решение:

Это явление объясняется фундаментальным свойством тел, называемым инертностью. Инертность — это свойство тела сохранять свою скорость (состояние покоя или равномерного прямолинейного движения), и мерой инертности является масса. Чем больше масса тела, тем оно инертнее, то есть тем труднее изменить его скорость.

В данном опыте на стакане лежит доска с гирей массой $10$ кг. Гиря обладает большой массой и, следовательно, большой инертностью.

Когда по гире наносят резкий (то есть очень короткий по времени) удар молотком, на неё действует большая сила в течение малого промежутка времени $\Delta t$. Согласно второму закону Ньютона, ускорение $\text{a}$, которое получит тело, обратно пропорционально его массе $\text{m}$ при заданной силе $\text{F}$ ($a = F/m$). Из-за большой массы гиря приобретает незначительное ускорение.

Более того, за очень короткое время удара гиря просто не успевает прийти в движение и сместиться на сколько-нибудь заметное расстояние. Её скорость практически не изменяется. Поскольку гиря почти не сдвигается с места, она не передаёт значительную силу удара на фанерную доску, а та, в свою очередь, на стакан. Стакан продолжает испытывать практически только ту же силу тяжести гири ($P = mg$), которую он выдерживал и до удара. Сила удара поглощается самой гирей из-за её инертности.

Таким образом, благодаря большой инертности массивной гири, импульс силы от удара молотком не успевает передаться стакану, и стакан остается целым.

Ответ: Стакан не бьётся из-за явления инерции. Массивная гиря обладает большой инертностью и в результате резкого, кратковременного удара не успевает прийти в движение и передать силу удара на стакан.