Номер 1, страница 148 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Ханнанова

Тренировочный тест № 8 «Электромагнитные явления» - номер 1, страница 148.

Условие.

1. Две лёгкие пластмассовые тележки ставят недалеко друг от друга так, чтобы они могли перемещаться навстречу друг другу. Одновременно в одну тележку кладут магнит, в другую — железный стержень такой же массы. После этого в движение приходит тележка, в которой находится

1) стержень, а тележка с магнитом остаётся неподвижной

2) магнит, а тележка со стержнем остаётся неподвижной

3) стержень, и начинает двигаться ему навстречу тележка с магнитом

4) магнит, и начинает двигаться в том же направлении тележка со стержнем

Ответ: ☐

Решение.

Решение

В данном сценарии мы имеем дело с взаимодействием магнита и ферромагнетика (железного стержня). Магнит создает вокруг себя магнитное поле, которое действует на железный стержень, притягивая его.

Согласно третьему закону Ньютона, силы взаимодействия между двумя телами равны по модулю и противоположны по направлению. Это означает, что сила, с которой магнит притягивает к себе железный стержень (${\vec F}_{1}$), равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой железный стержень притягивает к себе магнит (${\vec F}_{2}$).

$|\vec{F_1}| = |\vec{F_2}|$

Поскольку обе тележки легкие и могут перемещаться без значительного трения, каждая из них придет в движение под действием своей силы. Тележка с магнитом начнет двигаться в сторону тележки со стержнем, а тележка со стержнем — в сторону тележки с магнитом. Таким образом, они будут двигаться навстречу друг другу.

По условию, масса магнита равна массе железного стержня. Тележки также одинаковы. Следовательно, общая масса тележки с магнитом ($M_1$) равна общей массе тележки со стержнем ($M_2$).

$M_1 = m_{тележки} + m_{магнита}$

$M_2 = m_{тележки} + m_{стержня}$

Так как $m_{магнита} = m_{стержня}$, то $M_1 = M_2$.

Из второго закона Ньютона ($F=ma$) следует, что ускорения тележек будут равны по модулю, так как на них действуют равные по модулю силы, а их массы равны.

$a_1 = \frac{|\vec{F_1}|}{M_1}$ и $a_2 = \frac{|\vec{F_2}|}{M_2}$, следовательно, $a_1 = a_2$.

Исходя из этого, обе тележки начнут двигаться навстречу друг другу. Проанализируем варианты ответа:

1) стержень, а тележка с магнитом остается неподвижной — неверно, так как на тележку с магнитом также действует сила притяжения.

2) магнит, а тележка со стержнем остается неподвижной — неверно, так как на тележку со стержнем также действует сила притяжения.

3) стержень, и начинает двигаться ему навстречу тележка с магнитом — верно. Эта формулировка означает, что в движение приходит как тележка со стержнем, так и тележка с магнитом, причем они движутся навстречу друг другу.

4) магнит, и начинает двигаться в том же направлении тележка со стержнем — неверно, так как сила между магнитом и железным стержнем является силой притяжения, а не отталкивания, поэтому они будут двигаться навстречу, а не в одном направлении.

Ответ: 3