Номер 23, страница 16 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. ТЗ-5. Законы Ньютона - номер 23, страница 16.

Условие.

23. В знаменитых опытах О. Герике с магдебургскими полушариями с каждой стороны впрягли по 8 лошадей. Изменится ли сила тяги, если одно полушарие прикрепить к стенке, а с другой стороны впрячь:

а) 8 лошадей;

б) 16 лошадей?

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать силы, действующие на полушария в каждом из случаев, основываясь на третьем законе Ньютона. В первоначальном эксперименте, когда 8 лошадей тянут одно полушарие влево, а другие 8 лошадей тянут другое полушарие вправо, система находится в равновесии. Сила, которая стремится разорвать полушария (сила натяжения), равна силе тяги одной группы лошадей. Вторая группа лошадей, по сути, выполняет роль опоры, создавая противодействующую силу. Обозначим силу тяги 8 лошадей как $\text{F}$.

а) 8 лошадей;

Когда одно полушарие прикрепляют к неподвижной стене, эта стена начинает выполнять ту же самую функцию, что и вторая упряжка из 8 лошадей — она создаёт силу противодействия (реакции опоры), равную по модулю и противоположную по направлению силе тяги. Если с другой стороны впрячь 8 лошадей, то они будут тянуть с силой $\text{F}$, а стена будет противодействовать с такой же силой $\text{F}$. Таким образом, сила, растягивающая полушария, останется прежней — равной силе тяги 8 лошадей.

Ответ: Сила тяги не изменится.

б) 16 лошадей?

В этом случае одно полушарие прикреплено к стене, а к другому приложена сила тяги 16 лошадей. Если предположить, что сила тяги пропорциональна количеству лошадей, то сила тяги 16 лошадей будет вдвое больше силы тяги 8 лошадей, то есть $\text{2F}$. Стена создаст противодействующую силу, равную по модулю $\text{2F}$. Следовательно, сила, действующая на разрыв полушарий, станет равной $\text{2F}$. По сравнению с первоначальным опытом, где сила была равна $\text{F}$, она увеличится в два раза.

Ответ: Сила тяги увеличится в два раза.