Номер 194, страница 35 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Третий закон Ньютона. Законы движения и взаимодействия тел - номер 194, страница 35.

► 194. Барон Мюнхгаузен утверждал, что вытащил сам себя из болота за волосы. Обоснуйте невозможность этого.

Решение

Чтобы барон Мюнхгаузен мог вытащить себя из болота, на его тело должна действовать внешняя сила, направленная вверх, которая была бы больше силы тяжести и засасывающей силы болота. Рассмотрим систему «барон Мюнхгаузен».

Когда барон тянет себя за волосы, его рука прикладывает к волосам силу $\vec{F}_{рука \to волосы}$, направленную вверх. Согласно третьему закону Ньютона, волосы действуют на руку с силой $\vec{F}_{волосы \to рука}$, равной по модулю и противоположной по направлению: $\vec{F}_{волосы \to рука} = -\vec{F}_{рука \to волосы}$.

Обе эти силы являются внутренними для системы «барон». Это силы взаимодействия между частями одной и той же системы. Векторная сумма всех внутренних сил системы всегда равна нулю. Внутренние силы могут вызывать деформацию тела (растяжение руки, напряжение в мышцах, боль), но они не могут изменить положение центра масс всей системы. Чтобы центр масс системы начал двигаться (в данном случае, вверх), на систему должна подействовать внешняя сила (например, если бы барон ухватился за ветку дерева или кто-то другой протянул ему руку).

Таким образом, попытка вытащить себя за волосы не создает никакой результирующей внешней силы, способной поднять барона из болота.

Ответ: Это невозможно, поскольку сила, с которой барон тянет себя за волосы, является внутренней силой для системы «барон». По третьему закону Ньютона, она уравновешивается равной по модулю и противоположной по направлению силой реакции со стороны волос на руку. Внутренние силы не могут изменить движение центра масс системы, а для подъема из болота необходима внешняя сила.