Номер 184, страница 34 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Третий закон Ньютона - номер 184, страница 34.

Условие.

184. Можно ли плыть на парусной лодке, направляя на паруса поток воздуха от мощного вентилятора, находящегося на лодке? Что случится, если дуть мимо паруса?

Решение.

Можно ли плыть на парусной лодке, направляя на паруса поток воздуха от мощного вентилятора, находящегося на лодке?

Нет, плыть таким образом нельзя. Лодка, вентилятор и парус представляют собой единую замкнутую систему. Когда вентилятор начинает работать, он отбрасывает поток воздуха вперед, в сторону паруса. Согласно третьему закону Ньютона, в этот же момент на лопасти вентилятора (и, следовательно, на всю лодку) начинает действовать сила реакции, равная по модулю и противоположная по направлению. Эта сила толкает лодку назад.
Далее, поток воздуха достигает паруса и оказывает на него давление, создавая силу, которая толкает парус и лодку вперед.
Сила, толкающая лодку назад (сила реакции на вентиляторе), и сила, толкающая лодку вперед (давление воздуха на парус), являются внутренними силами системы. Согласно закону сохранения импульса, внутренние силы не могут изменить суммарный импульс системы. В идеальном случае, когда весь отбрасываемый вентилятором воздух попадает на парус, сила давления на парус будет в точности равна силе реакции, действующей на вентилятор. Так как эти две силы направлены в противоположные стороны, их равнодействующая будет равна нулю, и лодка не сдвинется с места.
В реальных условиях часть воздушного потока будет рассеиваться и не попадет на парус, а также возникнут завихрения. В результате сила, толкающая лодку вперед, окажется даже меньше силы, толкающей ее назад. Поэтому лодка либо останется на месте, либо даже немного сместится в обратном направлении.

Ответ: Нет, лодка не поплывет.

Что случится, если дуть мимо паруса?

Если развернуть вентилятор и направить поток воздуха назад (мимо паруса, в сторону, противоположную желаемому направлению движения), то лодка поплывет вперед.
В этом случае вентилятор будет отбрасывать массу воздуха назад. По третьему закону Ньютона (или закону сохранения импульса), отбрасываемый воздух будет действовать на вентилятор и лодку с равной по модулю и противоположно направленной силой. Эта сила будет толкать лодку вперед.
Такой принцип движения называется реактивным. Лодка будет двигаться за счет отбрасывания части массы (в данном случае воздуха) в противоположную сторону.

Ответ: Лодка поплывет вперед.