Ответьте на вопросы, страница 97 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему невозможно заставить лодку сдвинуться с места, упираясь в ее борт?

2. Почему барон Мюнхаузен не мог вытащить себя за волосы из болота (рис. 100)?

Рис. 100. К вопросу 2

1. Чтобы сдвинуть лодку с места, необходимо приложить к ней внешнюю силу. Когда человек, находящийся в лодке, упирается в её борт, он действительно прикладывает к лодке силу. Однако, согласно третьему закону Ньютона, лодка с такой же по модулю, но противоположной по направлению силой, действует на человека. Эти две силы являются внутренними для системы «человек + лодка».

Рассмотрим систему «человек + лодка» как единое целое. Сила, с которой человек толкает лодку ($F_{чел \to лодка}$), и сила, с которой лодка толкает человека ($F_{лодка \to чел}$), равны по величине и противоположны по направлению ($F_{чел \to лодка} = -F_{лодка \to чел}$). Так как обе эти силы приложены к частям одной и той же системы, их векторная сумма равна нулю. Внутренние силы не могут изменить положение центра масс системы и привести ее в движение. Для того чтобы система начала двигаться, на нее должна подействовать внешняя сила, например, сила, с которой весло отталкивается от воды, или сила, с которой человек тянет за веревку, привязанную к причалу.

Ответ: Заставить лодку сдвинуться с места, упираясь в ее борт, невозможно, потому что сила, с которой человек действует на лодку, и сила противодействия, с которой лодка действует на человека, являются внутренними силами для системы «человек-лодка». Внутренние силы не могут изменить суммарный импульс системы и сдвинуть ее центр масс.

2. Ситуация с бароном Мюнхаузеном, пытающимся вытащить себя из болота за волосы, является классическим примером, иллюстрирующим тот же физический принцип, что и в первом вопросе. Система в данном случае — это сам барон Мюнхаузен (вместе с конем).

Когда барон тянет себя за волосы, его рука прикладывает к волосам (и, следовательно, к голове) силу, направленную вверх. Согласно третьему закону Ньютона, его волосы (голова и тело) действуют на руку с точно такой же по величине силой, но направленной вниз. Обе эти силы — сила действия и сила противодействия — являются внутренними для системы «барон». Сумма всех внутренних сил в замкнутой системе равна нулю, и они не могут сообщить системе ускорение.

Чтобы поднять тело вверх, необходимо приложить к нему внешнюю силу, которая была бы больше силы тяжести (и сил сопротивления со стороны болота). Поскольку барон действует сам на себя, он не создает никакой внешней силы. Его действия лишь приводят к перераспределению внутренних напряжений в его теле. Центр масс системы «барон + конь» не может переместиться вверх под действием только внутренних сил.

Ответ: Барон Мюнхаузен не мог вытащить себя за волосы из болота, потому что сила, с которой он тянул себя вверх, была внутренней силой. По третьему закону Ньютона, на его руку действовала равная по модулю и противоположная по направлению сила, направленная вниз. Сумма этих сил равна нулю, и они не могут изменить положение центра масс всей системы. Для спасения требовалась внешняя сила.