Номер 5, страница 61 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

5. Поезд метро затормозил и остановился на станции. Куда «исчез» импульс поезда?

Согласно закону сохранения импульса, в замкнутой (изолированной) системе суммарный импульс всех тел остается постоянным. Импульс, как и энергия, не может бесследно исчезнуть. Он может только перераспределиться между телами, взаимодействующими в системе.

Рассматривать поезд как отдельную, замкнутую систему в данном случае некорректно, так как на него действуют внешние силы, приводящие к его остановке. Это силы трения (в тормозных механизмах, между колесами и рельсами) и сила сопротивления воздуха.

Чтобы понять, что происходит с импульсом, необходимо рассмотреть более крупную систему, которую можно считать замкнутой: «поезд + планета Земля». В этой системе силы, тормозящие поезд, являются внутренними. Когда поезд тормозит, он взаимодействует с рельсами (которые жестко связаны с Землей) и с воздухом (частью атмосферы Земли).

В процессе торможения поезд через силы трения передает свой импульс Земле. Импульс поезда, который до начала торможения был равен $p_{поезда} = m_{поезда} \cdot v_{поезда}$, постепенно уменьшается до нуля. Одновременно с этим планета Земля получает точно такой же по величине, но противоположный по направлению импульс. Таким образом, суммарный импульс системы «поезд + Земля» остается неизменным, и закон сохранения импульса выполняется.

Импульс поезда не «исчезает», а передается Земле. Мы не замечаем этого эффекта, потому что масса Земли ($M_{Земли}$) колоссально велика по сравнению с массой поезда ($m_{поезда}$). Вследствие этого, изменение скорости движения Земли ($\Delta v_{Земли} = \frac{p_{поезда}}{M_{Земли}}$) оказывается ничтожно малым, его невозможно измерить современными приборами.

Ответ: Импульс поезда не исчезает. В соответствии с законом сохранения импульса в процессе торможения он передается планете Земля через рельсы и окружающий воздух.