Номер 4, страница 92 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

Решение

Наблюдаемое явление, при котором газета не поднимается, а линейка ломается, объясняется действием атмосферного давления.

Атмосфера Земли давит на все находящиеся на ее поверхности предметы. Эта сила давления действует перпендикулярно поверхности. Когда мы накрываем часть линейки газетой, на всю большую поверхность газеты начинает действовать сила атмосферного давления, прижимая ее к столу. Величина этой силы ($\text{F}$) прямо пропорциональна атмосферному давлению ($\text{p}$) и площади поверхности ($\text{S}$), на которую оно действует:

$F = p \cdot S$

Нормальное атмосферное давление составляет около 101 325 Паскалей (Н/м²). Даже для газетного листа небольшого размера, например, 40 см на 60 см (площадь $S = 0,24 \, \text{м}^2$), сила давления будет огромной:

$F \approx 101325 \, \text{Н/м}^2 \cdot 0,24 \, \text{м}^2 \approx 24318 \, \text{Н}$

Эта сила эквивалентна весу груза массой около 2.5 тонн.

Когда мы резко ударяем по свободному концу линейки, ее другой конец, находящийся под газетой, пытается очень быстро подняться. Чтобы это произошло, он должен поднять газету, то есть совершить работу против силы атмосферного давления. Поскольку удар резкий и движение происходит очень быстро, воздух из окружающего пространства не успевает затечь под газету и выровнять давление. Под газетой на мгновение создается область пониженного давления (разрежение). В результате возникает значительная разница давлений сверху и снизу газеты, что и создает большую прижимающую силу.

Силы удара оказывается недостаточно, чтобы преодолеть эту огромную силу и быстро поднять газету. Однако эта же сила создает в линейке большое механическое напряжение в точке опоры (на краю стола). Это напряжение превышает предел прочности материала линейки (дерева), и она ломается.

Если бы мы поднимали линейку медленно, воздух успевал бы проникать под газету, давление под ней и над ней было бы практически одинаковым, и она поднялась бы без всякого труда.

Ответ: Наблюдаемое явление объясняется действием силы атмосферного давления на большую площадь газеты. При резком ударе по линейке эта сила не позволяет газете и прижатой ею части линейки подняться, так как воздух не успевает проникнуть под газету для компенсации давления. Силы удара оказывается достаточно, чтобы сломать линейку в точке опоры, но недостаточно, чтобы преодолеть силу атмосферного давления.