Номер 9.20, страница 48 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

IX. Основы динамики - номер 9.20, страница 48.

Условие.

9.20 Две лодки находятся в стоячей воде. Люди, сидящие в лодках, тянут верёвку, соединяющую лодки. Опишите, что происходит с лодками. Изменится ли движение лодок, если один конец верёвки привязать к одной из лодок, а за другой будет тянуть человек, находящийся в соседней лодке?

Решение.

Опишите, что происходит с лодками.

Когда люди, находящиеся в лодках, тянут за концы одной верёвки, они создают в ней силу натяжения. В соответствии с третьим законом Ньютона, сила действия равна силе противодействия. Это означает, что верёвка с одинаковой по модулю силой $\text{T}$ будет тянуть обе лодки навстречу друг другу.

Поскольку на лодки действуют силы, они начнут двигаться с ускорением (согласно второму закону Ньютона $F=ma$). Так как силы, действующие на лодки, направлены навстречу друг другу, лодки начнут сближаться. Ускорения лодок будут обратно пропорциональны их массам (включая массы людей): $a_1 = T/m_1$ и $a_2 = T/m_2$. Если массы лодок с людьми равны, они будут двигаться с одинаковыми ускорениями и встретятся на полпути. Если одна лодка массивнее другой, её ускорение будет меньше, и она пройдёт меньшее расстояние до встречи.

Ответ: Лодки начнут двигаться навстречу друг другу.

Изменится ли движение лодок, если один конец верёвки привязать к одной из лодок, а за другой будет тянуть человек, находящийся в соседней лодке?

Движение лодок не изменится. Рассмотрим силы в этой ситуации. Пусть верёвка привязана к лодке 1, а человек в лодке 2 тянет за свободный конец верёвки.

Человек в лодке 2, действуя на верёвку, создаёт в ней натяжение $\text{T}$. По третьему закону Ньютона, верёвка тянет человека и лодку 2 с силой, равной по модулю $\text{T}$, в направлении лодки 1. Одновременно с этим, другой конец верёвки, привязанный к лодке 1, тянет её с той же силой натяжения $\text{T}$ в направлении лодки 2.

Таким образом, на обе лодки действуют такие же силы, что и в первом случае: равные по модулю и направленные навстречу друг другу. Физическая суть взаимодействия не меняется, так как оно по-прежнему осуществляется через верёвку. Неважно, один человек создаёт натяжение или два — на каждую из лодок действует сила, равная натяжению верёвки.

Ответ: Движение лодок не изменится.