Номер 178, страница 27 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Взаимодействие тел. 8. Инерция - номер 178, страница 27.

Решение.

Решение

Это явление объясняется законами сохранения импульса и инерцией. Сотрясение почвы вызвано кинетической энергией, которую наковальня приобретает в результате удара молота и передает своему основанию и грунту.

Рассмотрим систему, состоящую из молота и наковальни. Пусть масса молота равна $m_1$, а масса наковальни — $m_2$. При ударе молот передает наковальне некоторый импульс $\text{I}$.

Согласно импульсной форме второго закона Ньютона, скорость $v_2$, которую приобретает наковальня массой $m_2$, равна:

$v_2 = \frac{I}{m_2}$

Кинетическая энергия $E_k$, которую получает наковальня и которая затем вызывает сотрясение почвы, вычисляется по формуле:

$E_k = \frac{1}{2} m_2 v_2^2$

Подставим в эту формулу выражение для скорости $v_2$:

$E_k = \frac{1}{2} m_2 \left(\frac{I}{m_2}\right)^2 = \frac{I^2}{2m_2}$

Из полученного выражения видно, что при заданном импульсе удара $\text{I}$ (который определяется характеристиками молота) кинетическая энергия, передаваемая наковальне, обратно пропорциональна её массе $m_2$.

1. Лёгкая наковальня: масса $m_2$ мала. В соответствии с формулой, наковальня приобретает большую кинетическую энергию $E_k$. Эта значительная энергия передается в почву, вызывая сильные вибрации и сотрясения.

2. Тяжёлая наковальня: масса $m_2$ велика. Тяжелая наковальня обладает большой инерцией, то есть оказывает большое сопротивление изменению своего состояния покоя. В результате она приобретает малую скорость и, соответственно, малую кинетическую энергию $E_k$. Большая часть энергии удара расходуется на деформацию обрабатываемого изделия, а на сотрясение фундамента передается лишь незначительная её часть.

Таким образом, увеличение массы наковальни эффективно снижает энергию, передаваемую в почву, и уменьшает вредные вибрации.

Ответ: Тяжёлая наковальня обладает большей инерцией. При ударе молота она приобретает значительно меньшую скорость и, как следствие, меньшую кинетическую энергию по сравнению с лёгкой наковальней. Поскольку именно эта кинетическая энергия передаётся почве и вызывает её сотрясение, у тяжёлых наковален оно значительно слабее.