Номер 408, страница 63 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Законы движения и взаимодействия тел. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение - номер 408, страница 63.

Условие.

408. Почему, перед тем как метнуть диск, метатель совершает вместе с диском вращение?

Решение.

Метатель совершает вращение вместе с диском перед броском для того, чтобы сообщить диску максимальную начальную скорость. Дальность полета снаряда, брошенного под углом к горизонту, напрямую зависит от его начальной скорости — чем она выше, тем дальше улетит диск. Вращение является наиболее эффективным способом для достижения этой цели по нескольким причинам.

1. Увеличение пути разгона. Вращаясь, спортсмен значительно увеличивает длину траектории, на которой он прикладывает силу к диску. Чем дольше длится разгон, тем большую скорость можно сообщить снаряду. Без вращения разгон происходил бы только за счет движения руки, что является гораздо более коротким путем.

2. Создание высокой скорости в момент выпуска. В момент броска диск срывается с руки и летит по касательной к окружности вращения. Его скорость (линейная или тангенциальная) в этот момент связана с угловой скоростью вращения $\omega$ и радиусом вращения $r$ (примерно равным длине руки атлета) формулой $v = \omega r$. Быстрое вращение тела позволяет достичь высокой угловой скорости, что, в свою очередь, обеспечивает очень высокую начальную скорость полета диска.

3. Использование энергии всего тела. Техника вращения позволяет задействовать в броске не только мышцы руки, но и гораздо более мощные мышцы ног, таза и корпуса. Энергия последовательно передается от ног через вращение корпуса к руке и, наконец, к диску. Это создает так называемую кинетическую цепь, которая позволяет вложить в бросок энергию всего тела, а не одной лишь руки.

Таким образом, вращение — это ключевой элемент техники, позволяющий сгенерировать максимальную мощность и преобразовать ее в кинетическую энергию диска, что необходимо для достижения максимальной дальности полета.

Ответ: Вращение перед броском необходимо для того, чтобы сообщить диску максимально возможную начальную скорость. Это достигается за счет увеличения пути разгона диска и использования энергии вращательного движения всего тела спортсмена, что в итоге приводит к увеличению дальности полета.