Номер 9, страница 120, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 14. Импульс. Закон сохранения импульса - номер 9, страница 120.

Условие.

9. С какой целью мотоциклисты надевают шлемы?

Решение.

Решение

Мотоциклисты надевают шлемы для защиты головы от травм при авариях. Эффективность шлема объясняется несколькими физическими принципами, направленными на снижение силы удара, действующей на голову.

При аварии голова мотоциклиста, продолжая двигаться по инерции, может с большой скоростью столкнуться с препятствием (например, с асфальтом). Резкая остановка за очень короткий промежуток времени приводит к возникновению огромной разрушительной силы, способной нанести тяжелую черепно-мозговую травму. Согласно второму закону Ньютона в импульсной форме, средняя сила удара $\text{F}$ определяется как $F = \frac{\Delta p}{\Delta t}$, где $\Delta p$ — изменение импульса головы, а $\Delta t$ — время, за которое это изменение произошло. Шлем спроектирован так, чтобы максимально уменьшить эту силу.

Основные функции шлема:

1. Увеличение времени удара. Внутренний амортизирующий слой шлема (обычно из пенополистирола) при ударе сминается и деформируется. Этот процесс занимает определенное время, за счет чего голова останавливается не мгновенно, а более плавно. Увеличение времени соударения $\Delta t$ при неизменном изменении импульса $\Delta p$ приводит к значительному уменьшению средней силы удара $\text{F}$.

2. Распределение силы удара. Жесткая внешняя оболочка шлема распределяет точечный удар по большей площади. Давление $\text{P}$, оказываемое на череп, равно $P = \frac{F}{S}$, где $\text{S}$ — площадь приложения силы. Распределяя силу по всей своей поверхности, шлем уменьшает давление на конкретный участок черепа, что снижает риск проломного перелома.

3. Поглощение энергии. В процессе деформации и частичного разрушения внутреннего слоя шлема поглощается значительная часть кинетической энергии удара. Эта энергия расходуется на работу по разрушению материала и превращается в тепло, а не передается голове и мозгу.

Таким образом, основная цель использования шлема — спасти жизнь и сохранить здоровье мотоциклиста, многократно снижая разрушительное воздействие удара на голову.

Ответ:

Мотоциклисты надевают шлемы с целью защиты головы от опасных для жизни травм в случае аварии. Шлем выполняет эту функцию за счет увеличения времени торможения головы при ударе, распределения силы удара по большей площади и поглощения энергии удара. Все это в совокупности значительно снижает силу, действующую на голову, и предотвращает или смягчает тяжелые черепно-мозговые травмы.