Номер 9, страница 102, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава II. Тепловые явления. Параграф 12. Тепловые двигатели - номер 9, страница 102.

Условие.

9. Предложите, как можно увеличить скорость тележки.

Решение.

Скорость тележки можно увеличить, изменяя параметры, от которых она зависит. Согласно второму закону Ньютона, ускорение $\text{a}$ тела массой $\text{m}$ прямо пропорционально равнодействующей силе $F_{равн}$ и обратно пропорционально массе: $a = \frac{F_{равн}}{m}$. Равнодействующая сила, в свою очередь, является разностью между движущей силой $F_{движ}$ и силами сопротивления $F_{сопр}$ (трение, сопротивление воздуха). Конечная скорость $\text{v}$, достигнутая за время $\text{t}$ при движении с постоянным ускорением из состояния покоя, определяется как $v = a \cdot t$. Таким образом, чтобы увеличить скорость, нужно увеличить ускорение и/или время его действия. Вот несколько способов, как это можно сделать:

1. Увеличение движущей силы. Из формулы $a = \frac{F_{движ} - F_{сопр}}{m}$ следует, что ускорение прямо пропорционально движущей силе. Увеличив силу, толкающую или тянущую тележку, мы увеличим её ускорение и, следовательно, конечную скорость. Например, можно приложить большее усилие при толкании тележки или, если она скатывается с наклонной плоскости, увеличить угол наклона.

Ответ: Увеличить движущую силу (например, толкать сильнее или увеличить угол наклона поверхности).

2. Уменьшение массы тележки. Ускорение обратно пропорционально массе тела ($a = \frac{F_{равн}}{m}$). Если приложенная сила остаётся постоянной, то тележка с меньшей массой будет иметь большее ускорение. Следовательно, чтобы увеличить скорость, можно уменьшить массу тележки, например, убрав с неё груз.

Ответ: Уменьшить массу тележки (например, снять с неё груз).

3. Уменьшение сил сопротивления. Силы сопротивления (трение качения, трение в осях, сопротивление воздуха) направлены против движения и уменьшают равнодействующую силу, а значит, и ускорение. Снижение этих сил приведёт к росту скорости. Этого можно достичь, например, смазав оси колёс, используя более гладкую поверхность для движения или придав тележке более обтекаемую форму для уменьшения сопротивления воздуха.

Ответ: Уменьшить силы сопротивления (например, смазать колёса, использовать более гладкую поверхность).

4. Увеличение времени действия силы. Конечная скорость прямо пропорциональна времени, в течение которого на тело действует постоянная сила ($v = a \cdot t$). Даже при небольшом ускорении можно развить высокую скорость, если сила будет действовать достаточно долго. Это означает, что нужно толкать тележку на большей дистанции или в течение более продолжительного времени.

Ответ: Увеличить продолжительность или дистанцию приложения движущей силы.