Номер 11, страница 101, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава II. Динамика. Параграф 11. Силы трения - номер 11, страница 101.

Условие.

11. Почему даже ребёнку под силу сдвинуть плавающую на воде лодку?

Решение.

Основная причина, по которой даже ребёнок может сдвинуть с места большую лодку, плавающую на воде, заключается в очень малом сопротивлении движению в воде по сравнению с силой трения на суше.

Когда объект, например лодка, находится на твёрдой поверхности, чтобы сдвинуть его, необходимо преодолеть силу трения покоя. Эта сила пропорциональна силе нормальной реакции опоры $\text{N}$, которая для горизонтальной поверхности равна весу лодки $P = mg$, и коэффициенту трения покоя $\mu$: $F_{тр.покоя} \le \mu N$. Поскольку лодка имеет большую массу $\text{m}$, сила трения очень велика, и сдвинуть её с места на суше требует огромных усилий.

В воде ситуация кардинально иная. Лодка плавает, то есть её вес уравновешен выталкивающей силой Архимеда. Она не касается твёрдого дна, поэтому сила трения скольжения отсутствует. Единственная сила, препятствующая движению, — это сила сопротивления воды. Эта сила зависит от скорости объекта, и при нулевой скорости она также равна нулю. Следовательно, нет никакой начальной силы (подобной силе трения покоя), которую нужно преодолеть, чтобы начать движение. Любая, даже самая малая, приложенная к лодке горизонтальная сила вызовет её движение.

Конечно, лодка обладает большой массой и, следовательно, большой инертностью. Это означает, что под действием небольшой силы она будет ускоряться очень медленно (согласно второму закону Ньютона, ускорение $a = F/m$). Однако она всё же придёт в движение. Ребёнок, прикладывая небольшое, но продолжительное усилие, сможет сообщить лодке скорость.

Ответ: Даже ребёнок может сдвинуть плавающую на воде лодку, потому что сила сопротивления воды при малых скоростях очень мала. В отличие от движения по твёрдой поверхности, где необходимо преодолеть значительную силу трения покоя, в воде такой силы нет. Любое приложенное усилие, превышающее силу сопротивления (которая вначале равна нулю), приведёт лодку в движение, хотя из-за большой инертности её ускорение будет небольшим.