Номер 400, страница 62 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение - номер 400, страница 62.

Условие.

400. Герой книги Э. Распе барон Мюнхгаузен рассказывает: «Схватив себя за косичку, я изо всех сил дёрнул вверх и без большого труда вытащил из болота и себя, и своего коня, которого крепко сжал обеими ногами, как щипцами». Можно ли таким образом поднять себя?

Решение.

С точки зрения законов физики, поднять себя таким образом невозможно. Рассмотрим систему, состоящую из барона Мюнхгаузена и его коня.

Чтобы вытащить эту систему из болота, необходимо, чтобы на нее подействовала внешняя сила, направленная вверх и превышающая по модулю сумму силы тяжести и силы сопротивления (засасывания) болота.

Когда барон тянет себя за косичку, его рука прикладывает к голове силу $F_{1}$, направленную вверх. Согласно третьему закону Ньютона, на каждое действие есть равное по модулю и противоположное по направлению противодействие. Поэтому голова барона (а значит, и всё его тело) действует на его руку с точно такой же по величине силой $F_{2}$, но направленной вниз.

Математически это можно выразить так: $\vec{F_1} = - \vec{F_2}$.

Обе эти силы, $F_{1}$ и $F_{2}$, являются внутренними для системы «барон». Внутренние силы — это силы взаимодействия между частями одной и той же системы. Согласно законам механики, внутренние силы не могут изменить положение центра масс системы. Они могут лишь вызвать деформацию или внутреннее напряжение (например, боль в голове у барона), но не могут привести систему в движение как единое целое.

Для того чтобы поднять себя, барону нужна была бы внешняя опора — например, ветка дерева. Потянув за ветку, он бы приложил силу к внешнему объекту, и в ответ, по третьему закону Ньютона, ветка приложила бы к нему равную по модулю и противоположную по направлению силу, которая и могла бы вытащить его из болота. В рассказе же барон пытается поднять себя, не взаимодействуя с какими-либо внешними телами, что и делает его затею невыполнимой с точки зрения физики.

Ответ: Нет, таким образом поднять себя невозможно. Это противоречит законам механики, в частности третьему закону Ньютона. Силы, которые барон прикладывает сам к себе, являются внутренними для системы и не могут изменить положение её центра масс.