Номер 183, страница 33 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Третий закон Ньютона - номер 183, страница 33.

Условие.

183. Две одинаковые пружины сжали и перевязали нитью. Затем они обе были подвешены на нитях, но одна из них подвешена так, что один её конец касается стены. Что произойдёт с пружинами, если нити, которыми они были перевязаны, пережечь?

Решение.

Решение

Рассмотрим, что произойдет с каждой пружиной, основываясь на законах сохранения и законах Ньютона. В обеих сжатых пружинах запасена потенциальная энергия упругой деформации.

Для первой пружины, которая свободно висит в пространстве, система является замкнутой в горизонтальном направлении (внешние силы отсутствуют). Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы должен оставаться равным нулю, так как до распрямления пружина покоилась. Когда нить перережут, потенциальная энергия начнет переходить в кинетическую. Чтобы суммарный импульс остался нулевым, концы пружины начнут двигаться в противоположных направлениях с равными по модулю скоростями. В результате центр масс пружины останется на месте. Пружина просто распрямится и будет совершать колебания, но не сместится как единое целое.

Для второй пружины, которая одним концом касается стены, система "пружина" не является замкнутой. Когда нить перерезают, распрямляющаяся пружина начинает давить на стену. По третьему закону Ньютона, стена действует на пружину с равной по величине и противоположной по направлению силой (силой реакции опоры). Эта сила является внешней для пружины. Она не дает одному концу пружины двигаться, в то время как другой конец свободно движется от стены. Из-за этой внешней силы импульс пружины изменяется. Потенциальная энергия деформации преобразуется в кинетическую энергию поступательного движения всей пружины. В результате пружина оттолкнется от стены и отлетит.

Ответ: Первая (свободно подвешенная) пружина распрямится, но останется на месте, ее центр масс не сдвинется. Вторая пружина оттолкнется от стены и отлетит в сторону.