Номер 2, страница 63 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Обсуди с товарищами. § 13. Третий закон Ньютона. Глава 1. Законы движения и взаимодействия тел - номер 2, страница 63.

2. В известных опытах Отто Герике с магдебургскими полушариями с каждой стороны полушарий впрягалось по 8 лошадей. Возникнет ли большая сила тяги, если прикрепить одно полушарие к стенке, а к другому припрячь 16 лошадей?

Дано:

Случай 1: Две упряжки лошадей, по $n_1 = 8$ лошадей в каждой, тянут полушария в противоположные стороны.

Случай 2: Одно полушарие закреплено на стене, а другое тянет упряжка из $n_2 = 16$ лошадей.

Пусть сила тяги одной лошади равна $F_л$.

Найти:

Сравнить силу тяги, разрывающую полушария, в обоих случаях и определить, возникнет ли бóльшая сила тяги во втором случае.

Решение:

Сила тяги, о которой идет речь в задаче, — это сила, действующая на разрыв полушарий. Рассмотрим оба случая.

1. Случай с двумя упряжками по 8 лошадей.

Первая упряжка тянет одно полушарие с силой $F_1 = n_1 \cdot F_л = 8F_л$. Вторая упряжка тянет другое полушарие в противоположную сторону с такой же по модулю силой $F_1$. С точки зрения механики, вторая упряжка лошадей создает силу противодействия (опору) для первой. Сила, которая стремится разорвать полушария (сила натяжения), равна силе, создаваемой одной из упряжек. Таким образом, разрывающая сила в первом случае равна:

$T_1 = 8F_л$

2. Случай со стеной и 16 лошадьми.

Упряжка из 16 лошадей тянет одно из полушарий с силой $F_2 = n_2 \cdot F_л = 16F_л$. Второе полушарие закреплено на стене. Согласно третьему закону Ньютона, стена действует на закрепленное полушарие с силой реакции, равной по модулю и противоположной по направлению силе тяги лошадей. В этом случае стена выполняет роль опоры, так же, как вторая упряжка в первом эксперименте. Сила, стремящаяся разорвать полушария, равна силе тяги упряжки из 16 лошадей.

$T_2 = 16F_л$

Сравнение сил.

Сравнивая разрывающие силы в обоих случаях, получаем:

$T_1 = 8F_л$

$T_2 = 16F_л$

Очевидно, что $T_2 = 2 \cdot T_1$.

Следовательно, во втором случае сила тяги, действующая на разрыв полушарий, будет в два раза больше.

Ответ: Да, возникнет бóльшая сила тяги. Если прикрепить одно полушарие к стене, а к другому припрячь 16 лошадей, сила тяги, разрывающая полушария, будет в два раза больше, чем в случае, когда с каждой стороны тянут по 8 лошадей.