Эксперимент, страница 125 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Эксперимент

Отпустите надутый воздушный шарик, не завязывая его нитью. Объясните, почему шарик движется в пространстве? Выясните, к какому виду движения относится наблюдаемый вами полет.

Объясните, почему шарик движется в пространстве?

Движение надутого воздушного шарика с незавязанным отверстием является наглядной демонстрацией третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса. Внутри шарика находится сжатый воздух, давление которого значительно выше атмосферного давления снаружи. Когда отверстие открыто, эта разность давлений заставляет воздух с высокой скоростью вырываться наружу.

Согласно третьему закону Ньютона, на всякое действие есть равное по модулю и противоположное по направлению противодействие. В данном случае «действие» — это сила, с которой шарик выталкивает струю воздуха. «Противодействие» — это сила, с которой вылетающая струя воздуха толкает сам шарик. Эта сила противодействия называется реактивной силой. Она направлена в сторону, противоположную движению воздуха, и именно она заставляет шарик лететь.

Это явление также описывается законом сохранения импульса. Изначально система «шарик + воздух внутри» находится в состоянии покоя, и ее суммарный импульс равен нулю. Когда воздух начинает вылетать в одном направлении, он приобретает импульс. Чтобы суммарный импульс замкнутой системы оставался равным нулю, шарик должен приобрести точно такой же по величине, но противоположный по направлению импульс. Это и приводит его в движение.

Ответ: Шарик движется в пространстве благодаря возникновению реактивной силы. Когда из шарика с большой скоростью вырывается струя воздуха, на шарик начинает действовать сила, равная по величине и противоположная по направлению силе, выталкивающей воздух. Это является проявлением третьего закона Ньютона.

Выясните, к какому виду движения относится наблюдаемый вами полет.

Полет воздушного шарика в данном эксперименте относится к реактивному движению. Это движение, которое возникает, когда от тела отделяется какая-то его часть с определенной скоростью. Классическими примерами реактивного движения также являются полет ракеты или движение кальмара.

Этот вид движения можно охарактеризовать следующим образом:

1. Это ускоренное движение, поскольку на шарик действует реактивная сила тяги, которая сообщает ему ускорение.

2. Это неравномерное движение (движение с переменным ускорением). Ускорение непостоянно, так как по мере выхода воздуха масса всей системы (шарик и оставшийся в нем воздух) уменьшается. Кроме того, давление внутри падает, что приводит к уменьшению скорости истечения воздуха и, следовательно, к изменению величины реактивной силы.

3. Как правило, это криволинейное движение. Траектория полета хаотична, потому что шарик не является жестким телом, его форма меняется, а отверстие может колебаться, из-за чего направление реактивной силы постоянно меняется.

Ответ: Наблюдаемый полет относится к реактивному движению. Это неравномерное, ускоренное, криволинейное движение.