Номер 303, страница 43 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Сила трения - номер 303, страница 43.

Условие.

303. По рассказам американских астронавтов, побывавших на Луне, им было легко ходить, но они часто теряли равновесие, так как даже при лёгком наклоне вперёд можно было упасть. Объясните явление.

Решение.

Решение

Данное явление объясняется фундаментальным различием между массой тела (мерой его инертности) и его весом (силой тяжести), а также условиями поддержания равновесия в условиях пониженной гравитации.

1. Лёгкость ходьбы. Вес тела определяется формулой $P = mg$, где $\text{m}$ — масса, а $\text{g}$ — ускорение свободного падения. На Луне ускорение свободного падения примерно в 6 раз меньше, чем на Земле ($g_{Луна} \approx \frac{1}{6} g_{Земля}$). Следовательно, вес астронавта в скафандре на Луне был также в 6 раз меньше. Это означает, что для перемещения своего тела и преодоления силы тяжести требовалось прилагать гораздо меньше усилий, что и создавало ощущение лёгкости при ходьбе и прыжках.

2. Потеря равновесия. В отличие от веса, масса астронавта и его громоздкого скафандра на Луне остаётся такой же, как и на Земле. Масса является мерой инертности — свойства тела сопротивляться изменению своего состояния движения.

Устойчивость человека зависит от того, находится ли проекция его центра масс в пределах площади опоры (области между ступнями). При наклоне тела на Земле возникает значительный возвращающий момент силы тяжести, который стремится вернуть тело в вертикальное, устойчивое положение. Наш организм привык к этой силе и использует её для поддержания баланса.

На Луне, когда астронавт даже слегка наклонялся, его тело из-за большой массы (инертности) стремилось продолжить это движение. Однако возвращающий момент силы тяжести, который должен был бы этому противодействовать, был в 6 раз слабее, чем на Земле. Эта слабая сила была недостаточна для того, чтобы эффективно и быстро скомпенсировать наклон и вернуть массивное тело в положение равновесия. В результате даже небольшое смещение центра масс, которое на Земле было бы легко исправлено, на Луне приводило к потере равновесия и падению.

Ответ: Легкость ходьбы на Луне обусловлена малым весом астронавтов из-за слабой гравитации. Потеря равновесия при малейшем наклоне происходит из-за того, что масса (и, следовательно, инертность) астронавтов остается большой, а возвращающая сила тяжести, которая помогает удерживать равновесие на Земле, на Луне в шесть раз слабее и недостаточна для быстрой компенсации смещения центра масс.