Номер 2, страница 63 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Динамика. Параграф 12. Третий закон Ньютона. Обсудить в классе - номер 2, страница 63.

Условие.

2. При ДТП легковой автомобиль всегда получает большие повреждения, чем грузовой. Как это согласуется с равенством действия и противодействия?

Решение.

Решение

Данное наблюдение полностью согласуется с третьим законом Ньютона (равенством действия и противодействия) и объясняется с помощью второго закона Ньютона.

Согласно третьему закону Ньютона, силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению. В момент столкновения сила, с которой грузовик действует на легковой автомобиль ($\vec{F}_{гл}$), равна по величине и противоположна по направлению силе, с которой легковой автомобиль действует на грузовик ($\vec{F}_{лг}$):

$\vec{F}_{гл} = - \vec{F}_{лг}$

Это означает, что модули этих сил равны: $| \vec{F}_{гл} | = | \vec{F}_{лг} | = F$. Таким образом, во время удара на оба автомобиля действует сила одинаковой величины.

Однако, согласно второму закону Ньютона, результат действия силы (ускорение) зависит от массы тела: $a = \frac{F}{m}$.

Пусть масса легкового автомобиля — $m_{л}$, а масса грузового — $m_{г}$. Очевидно, что $m_{г} \gg m_{л}$.

Тогда ускорение (а точнее, резкое замедление), которое получает легковой автомобиль, равно:

$a_{л} = \frac{F}{m_{л}}$

А ускорение, которое получает грузовой автомобиль:

$a_{г} = \frac{F}{m_{г}}$

Поскольку масса легкового автомобиля $m_{л}$ значительно меньше массы грузового $m_{г}$, при одинаковой силе $\text{F}$ его ускорение $a_{л}$ будет во столько же раз больше ускорения грузовика $a_{г}$:

$a_{л} \gg a_{г}$

Именно это огромное ускорение (чрезвычайно резкое изменение скорости) приводит к сильным деформациям и разрушениям конструкции автомобиля. Грузовик же, обладая большой массой (и, как следствие, большой инерцией), испытывает гораздо меньшее ускорение и поэтому получает значительно меньшие повреждения.

Ответ:

Наблюдение полностью согласуется с равенством действия и противодействия. Силы, действующие на автомобили при столкновении, действительно равны по величине. Однако степень повреждений определяется не силой как таковой, а ускорением, которое она вызывает. Согласно второму закону Ньютона, тело с меньшей массой (легковой автомобиль) при воздействии той же силы получает значительно большее ускорение, чем тело с большей массой (грузовик). Именно это большое ускорение и является причиной более серьезных разрушений легкового автомобиля.