Номер 1, страница 49 - гдз по физике 9 класс тетрадь-тренажёр Артеменков, Белага

III. Основы статики. Считаем и сравниваем - номер 1, страница 49.

Условие.

1. Что труднее опрокинуть: ящик, наполненный песком, или ящик, наполненный льдом?

Решение.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть понятие устойчивости тела. Устойчивость тела к опрокидыванию зависит от его веса, площади опоры и высоты расположения центра тяжести. При прочих равных условиях (одинаковая форма и размеры ящиков, одинаковая высота центра тяжести), тело с большим весом будет более устойчивым.

Сравним два одинаковых ящика: один наполнен песком, другой — льдом. Основное физическое свойство, которое будет определять разницу в их устойчивости, — это плотность. Плотность сухого песка ($ \rho_{песка} $) составляет примерно 1500-1600 кг/м³, в то время как плотность льда ($ \rho_{льда} $) — около 917 кг/м³.

Таким образом, плотность песка значительно выше плотности льда:

$ \rho_{песка} > \rho_{льда} $

Поскольку оба ящика имеют одинаковый объём ($ V $), то масса песка ($ m_{песка} $) в одном ящике будет больше массы льда ($ m_{льда} $) в другом. Масса вычисляется по формуле:

$ m = \rho \cdot V $

Из этого следует, что $ m_{песка} > m_{льда} $.

Вес ящика (сила тяжести, $ F_{т} $), прямо пропорционален его массе ($ F_{т} = m \cdot g $). Соответственно, ящик с песком будет тяжелее ящика со льдом.

Чтобы опрокинуть ящик, нужно совершить работу против силы тяжести, то есть поднять его центр тяжести. Чем больше вес объекта, тем большую силу или работу нужно приложить, чтобы вывести его из состояния равновесия. Так как ящики одинаковы и заполнены равномерно, их центры тяжести находятся на одной и той же высоте. Следовательно, устойчивость определяется именно весом.

Поскольку ящик с песком значительно тяжелее, он обладает большей устойчивостью.

Ответ: Труднее опрокинуть ящик, наполненный песком. Это связано с тем, что плотность песка больше плотности льда, поэтому при одинаковом объёме ящик с песком имеет большую массу и вес, что обеспечивает ему большую устойчивость.