Задание №137

Положите лист бумаги на край стола. На лист бумаги поставьте пустую стеклянную бутылку горлышком вниз. Левой рукой возьмите свешивающийся конец листа, а ребром ладони правой руки резко ударьте по нему (рис. 9). При этом лист выдернется, а бутылка останется на месте. Почему?

рис. 9

Решение

При ударе скорость движения листа увеличивается слишком быстро, а бутылка более инертна, ей нужно время, чтобы начать движение. Время взаимодействия листа и бутылки очень мало, бутылка, сохраняя состояние покоя, останется на месте.

Задание №138

На бутылку с широким горлышком положите картонное кольцо, а сверху на кольцо точно над горлышком − небольшую монету (рис. 10). Возьмите палку, просуньте сквозь кольцо и быстро ударьте ею по кольцу в горизонтальном направлении. Кольцо при этом отлетит, а монета упадёт в бутылку. На каком физическом законе основан этот опыт?

рис. 10

Решение

Этот опыт основан на инерции. При ударе скорость движения кольца увеличивается слишком быстро, кольцо будет двигаться по инерции за палкой. Время взаимодействия кольца и монеты очень мало, монета, сохраняя состояние покоя по инерции, но при удалении опоры, падает в бутылку.

Задание №139

На стакан положите фанерную доску с достаточно тяжёлым грузом (гирей массой 10 кг). Резко ударьте по гире молотком (рис. 11). Почему стакан не бьётся?

рис. 11

Решение

Удар молотка приходится по гире − телу достаточно большой массы, значит обладающему большой инертностью. Вследствие этого, изменение движения гири незначительно, а значит и воздействие её на стакан − тоже незначительно. Поэтому, стакан останется цел.

Задание №140

Металлический шар подвешен на нити (рис. 12). Снизу к шару привязана такая же нить. Если за неё медленно тянуть вниз, то отрывается верхняя нить. При резком рывке отрывается нижняя нить. Почему?

рис. 12

Решение

Из−за инерции массивного груза.
Когда мы медленно тянем нижнюю нить с силой, то снизу на нижнюю нить действует только эта сила, а на верхнюю нить дополнительно воздействует (тянет вниз) сила тяжести массивного груза. Поэтому верхняя нить испытывает большую нагрузку и порвется скорее.
Когда мы резко дергаем за нижнюю нить, то нагрузка на нее скачкообразно увеличивается, в то время как сила растяжения верхней нити растет гораздо медленнее, потому что сперва должен сдвинуться вниз массивный груз, а за это время нижняя нить успевает разорваться.

Задание №141

Почему легче выпрыгнуть на берег с катера, чем с лёгкой надувной лодки?

Решение

Легче выпрыгнуть на берег с катера, а не с легкой надувной лодки, т.к. масса катера значительно превышает массу человека, и его воздействие на катер при прыжке минимально. Катер меньше сдвигается назад, чем лодка, от которой оттолкнуться сложнее.

Задание №142

а) Для чего сапожник, прибивая подмётку, надевает ботинок на железную «лапу»?
б) Почему наковальня должна быть значительно массивнее молота?
в) Почему трудно вбить гвоздь в шаткий забор?

Решение

а) Твёрдая опора не позволяет ботинку двигаться во время удара, и действие удара идет не на изменение его скорости, а на пробивание подмётки и ботинка.

б) Наковальня должна быть значительно массивнее молота для гашения скорости удара. Наковальня будет более инертна и не будет менять свою скорость.

в) Так как нет твёрдой опоры.
Ударяя молотком по шляпке гвоздя мы придаём ему ускорение в направлении забора. Если последний неподвижен, то гвоздь частично входит в древесину, и полностью оказывается в ней после нескольких ударов. Если же забор подвижен, то движущийся гвоздь передаёт изгороди большую часть энергии, отчего изгородь так же приходит в движение, причём почти с той же скоростью, что и гвоздь. Остриё гвоздя не успевает проникнуть в дерево на сколько-нибудь значимую глубину, ибо забор уходит от удара.

Задание №143

Почему космонавт, находящийся вне корабля в космическом пространстве, оттолкнувшись от корпуса корабля, приобретает в направлении толчка гораздо большую скорость, чем корабль? В каком случае при столкновении двух космических тел скорости их изменились бы по модулю одинаково?

Решение

Космонавт, находящийся вне корабля в космическом пространстве, оттолкнувшись от корпуса корабля, приобретает в направлении толчка гораздо большую скорость, чем корабль, потому что масса корабля значительно превосходит массу космонавта.
Импульс равен произведению массы на скорость, следовательно, из закона сохранения импульса следует, что скорости космического корабля и космонавта обратно пропорциональны их массам.

При столкновении двух космических тел скорости их изменились бы по модулю одинаково в случае, если бы они обладали одинаковыми массами.