Номер 1611, страница 184 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Законы взаимодействия и движения тел. 57. Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона - номер 1611, страница 184.

Решение.

Что произошло с космонавтом?

Когда космонавт в состоянии невесомости выпускает из рук предмет, не толкая его, он не прикладывает к нему никакой силы. Согласно первому закону Ньютона (закону инерции), тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на него не действуют другие тела (или действие других тел скомпенсировано). Поскольку до момента отпускания и космонавт, и предмет находились в состоянии покоя относительно друг друга, а при отпускании не было приложено никакой силы, то они оба останутся в том же состоянии. Таким образом, и космонавт, и предмет будут продолжать покоиться относительно друг друга. С космонавтом ничего не произойдёт.

Ответ: С космонавтом ничего не произойдет. Он и выпущенный им предмет останутся неподвижными друг относительно друга.

Что с ним произойдёт, если он бросит этот предмет?

Если космонавт бросит предмет, то есть приложит к нему силу, чтобы сообщить ему скорость, то эта ситуация будет описываться законом сохранения импульса. Систему, состоящую из космонавта и предмета, можно считать замкнутой, поскольку внешние силы (например, сила притяжения к далёким объектам) пренебрежимо малы по сравнению с силой взаимодействия при броске. До броска суммарный импульс системы был равен нулю, так как и космонавт, и предмет покоились.

Обозначим массу космонавта как $m_к$, а его скорость после броска — $\vec{v_к}$. Массу предмета обозначим как $m_п$, а его скорость — $\vec{v_п}$.

Начальный импульс системы: $\vec{p_{нач}} = 0$.

Конечный импульс системы равен векторной сумме импульсов космонавта и предмета: $\vec{p_{кон}} = m_к \vec{v_к} + m_п \vec{v_п}$.

Согласно закону сохранения импульса, начальный импульс системы равен конечному: $\vec{p_{нач}} = \vec{p_{кон}}$.

$0 = m_к \vec{v_к} + m_п \vec{v_п}$

Из этого уравнения следует, что:

$m_к \vec{v_к} = -m_п \vec{v_п}$

Это равенство означает, что импульс, приобретенный космонавтом, будет равен по величине и противоположен по направлению импульсу, который он сообщил предмету. Следовательно, космонавт начнет двигаться в сторону, противоположную направлению броска. Его скорость можно выразить как $\vec{v_к} = -\frac{m_п}{m_к} \vec{v_п}$. Этот принцип является основой реактивного движения.

Ответ: Космонавт начнет двигаться в направлении, противоположном тому, в котором он бросил предмет.