Номер 187, страница 28 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

7 класс. Взаимодействие тел. 9. Взаимодействие тел. Масса тела. Единицы массы. Измерение массы тела на весах - номер 187, страница 28.

Решение.

Решение

Орех значительно легче разбить на деревянном столе. Это объясняется законами механики, в частности, связью между силой, импульсом и временем взаимодействия.

Когда мы ударяем по ореху, мы сообщаем ударяющему предмету (например, молотку) определенный импульс. Чтобы расколоть орех, сила, действующая на него в момент удара, должна превысить предел прочности его скорлупы. Величина этой силы зависит от поверхности, на которой лежит орех.

1. На деревянном столе. Стол — это твердая и жесткая опора. При ударе по ореху, лежащему на столе, взаимодействие (соударение) происходит за очень короткий промежуток времени $ \Delta t $. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, сила удара $\text{F}$ связана с изменением импульса $ \Delta p $ и временем взаимодействия $ \Delta t $ соотношением $ F = \frac{\Delta p}{\Delta t} $. Поскольку время $ \Delta t $ очень мало, сила $\text{F}$ оказывается очень большой, и ее достаточно, чтобы расколоть скорлупу.

2. На сиденье кресла. Сиденье кресла, в отличие от стола, является мягкой и податливой поверхностью. Когда орех на сиденье подвергается удару, сиденье прогибается. Этот процесс деформации значительно увеличивает время взаимодействия $ \Delta t $. В соответствии с той же формулой $ F = \frac{\Delta p}{\Delta t} $, при увеличении времени $ \Delta t $ (и при том же изменении импульса) сила удара $\text{F}$ существенно уменьшается. Кроме того, часть энергии удара расходуется не на разрушение ореха, а на деформацию мягкого сиденья. В результате этой силы может оказаться недостаточно для того, чтобы расколоть орех.

Таким образом, для создания максимальной разрушающей силы необходимо, чтобы время соударения было как можно меньше, что и достигается при использовании твердой опоры.

Ответ: Орех легче разбить на деревянном столе. Причина в том, что твердая поверхность стола обеспечивает очень малое время взаимодействия при ударе, что приводит к возникновению кратковременной, но очень большой силы, способной разрушить скорлупу. Мягкое сиденье кресла увеличивает время удара и поглощает часть его энергии, что значительно уменьшает действующую на орех силу.