Объясните, страница 64 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Объясните

1. Почему нельзя мгновенно остановиться или мгновенно набрать большую скорость?

2. Почему масса является физической величиной? Назовите единицу измерения массы в системе СИ.

3. Как определить массу тела при помощи рычажных весов?

1. Мгновенно остановить тело или мгновенно сообщить ему большую скорость невозможно из-за явления инерции. Инерция — это свойство тел сохранять свою скорость неизменной (состояние покоя или равномерного прямолинейного движения), пока на них не действуют другие тела (или действие этих тел скомпенсировано). Мерой инертности тела является его масса. Чем больше масса тела, тем оно инертнее, и тем большее усилие нужно приложить, чтобы изменить его скорость.

Согласно второму закону Ньютона, сила $F$, действующая на тело, связана с его массой $m$ и ускорением $a$ формулой $F = m \cdot a$. Ускорение — это величина, показывающая, как быстро изменяется скорость тела, и рассчитывается как $a = \frac{\Delta v}{\Delta t}$, где $\Delta v$ — изменение скорости, а $\Delta t$ — промежуток времени, за который это изменение произошло.

Мгновенное изменение скорости означало бы, что промежуток времени $\Delta t$ стремится к нулю. В этом случае ускорение $a$ стремилось бы к бесконечности. Чтобы сообщить телу бесконечное ускорение, на него должна подействовать бесконечно большая сила ($F = m \cdot \infty$), что физически невозможно. Поэтому любое изменение скорости, будь то разгон или торможение, всегда занимает определенное время.

Ответ: Нельзя мгновенно изменить скорость тела, так как все тела обладают инертностью (массой). Для мгновенного изменения скорости потребовалось бы приложить бесконечно большую силу, что невозможно.

2. Масса является физической величиной, потому что это измеримая характеристика физического тела или явления. Физическая величина — это свойство, которое можно выразить количественно, то есть измерить и представить в виде числа с указанием единицы измерения. Масса характеризует два фундаментальных свойства материи:

1. Инертность — способность тела сопротивляться изменению своего состояния движения под действием силы. Чем больше масса, тем труднее изменить скорость тела.

2. Гравитационные свойства — способность тела создавать гравитационное поле и взаимодействовать с гравитационными полями других тел. Сила гравитационного притяжения прямо пропорциональна массам взаимодействующих тел.

Поскольку массу можно измерить (например, путем сравнения с эталоном на весах), она является полноценной физической величиной. Основной единицей измерения массы в Международной системе единиц (СИ) является килограмм.

Ответ: Масса — это физическая величина, так как она является количественно измеримой характеристикой инертных и гравитационных свойств тела. Единица измерения массы в системе СИ — килограмм (кг).

3. Определение массы тела при помощи рычажных весов основано на принципе равновесия рычага. Рычажные весы — это, по сути, равноплечий рычаг (коромысло), на концах которого подвешены чаши. Процесс взвешивания выглядит следующим образом:

1. На одну чашу весов кладут тело, массу которого ($m_{тела}$) необходимо определить.

2. На другую чашу помещают гири — эталоны массы. Гири подбирают таким образом, чтобы весы пришли в состояние равновесия, то есть чтобы коромысло заняло строго горизонтальное положение.

3. Когда весы находятся в равновесии, это означает, что силы, действующие на обе чаши, равны. На каждую чашу действует сила тяжести, равная $F_{тяж} = m \cdot g$, где $m$ — масса объектов на чаше, а $g$ — ускорение свободного падения.

Поскольку плечи весов равны ($l_1 = l_2$), условие равновесия моментов сил ($m_{тела} \cdot g \cdot l_1 = m_{гирь} \cdot g \cdot l_2$) упрощается до равенства сил, а значит, и до равенства масс:

$m_{тела} \cdot g = m_{гирь} \cdot g$

Сократив $g$ в обеих частях уравнения, получаем:

$m_{тела} = m_{гирь}$

Таким образом, масса взвешиваемого тела равна суммарной массе гирь, которые его уравновесили.

Ответ: Чтобы определить массу тела на рычажных весах, нужно положить тело на одну чашу, а на другую помещать гири известной массы до тех пор, пока весы не придут в равновесие. Масса тела будет равна сумме масс гирь, уравновесивших его.