Номер 6, страница 61 - гдз по физике 9 класс учебник Кабардин

6. Почему трудно сойти на берег из лёгкой лодки на воде и просто сойти на берег с большого корабля?

Решение

Это явление полностью объясняется законом сохранения импульса и третьим законом Ньютона. Когда человек сходит на берег, он отталкивается от плавательного средства. В ответ плавательное средство отталкивается от человека. Результат этого взаимодействия зависит от масс человека и судна.

Почему трудно сойти на берег из лёгкой лодки на воде
Масса лёгкой лодки ($m_л$) сопоставима с массой человека ($m_ч$). Система "человек-лодка" является замкнутой, поэтому при взаимодействии выполняется закон сохранения импульса. Если изначально система покоилась, то её суммарный импульс был равен нулю. Когда человек делает шаг к берегу, он приобретает импульс $p_ч = m_ч \cdot v_ч$. Чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю, лодка должна приобрести такой же по величине, но противоположный по направлению импульс $p_л = m_л \cdot v_л$.
$m_ч \cdot \vec{v}_ч + m_л \cdot \vec{v}_л = 0$
Из этого следует, что скорость лодки $v_л$ будет равна $v_л = \frac{m_ч}{m_л} \cdot v_ч$. Поскольку массы $m_ч$ и $m_л$ одного порядка, то и скорость отдачи лодки $v_л$ будет значительной. Лодка отплывает от берега, увеличивая расстояние, которое нужно преодолеть, что и создаёт трудности и риск упасть в воду.

Почему просто сойти на берег с большого корабля
Масса большого корабля ($m_к$) на много порядков больше массы человека ($m_к \gg m_ч$). В этом случае закон сохранения импульса также выполняется:
$m_ч \cdot \vec{v}_ч + m_к \cdot \vec{v}_к = 0$
Однако скорость отдачи, которую приобретает корабль, $v_к = \frac{m_ч}{m_к} \cdot v_ч$, будет ничтожно малой. Так как отношение массы человека к массе корабля $\frac{m_ч}{m_к}$ очень близко к нулю, скорость корабля $v_к$ также будет практически равна нулю. Корабль, обладая огромной массой и, следовательно, огромной инертностью, фактически не сдвигается с места от толчка человека. Он служит надёжной и неподвижной опорой, поэтому сойти с него на берег так же просто, как сделать шаг по твёрдой земле.

Ответ: Разница в лёгкости схода на берег объясняется законом сохранения импульса и огромным различием в массах лодки и корабля. Лёгкая лодка имеет массу, сопоставимую с массой человека, и поэтому при отталкивании заметно отплывает от берега. Большой корабль настолько массивен, что толчок человека не может сообщить ему сколько-нибудь заметную скорость, и он остаётся практически неподвижным.