Номер 3, страница 9 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

3. Домашний эксперимент. Возьмите два одинаковых листа бумаги. Один лист сомните в комок. Понаблюдайте и сравните, как листы бумаги падают, и предложите гипотезу о зависимости скорости падения тел от их формы.

3. Домашний эксперимент

Решение

Для проведения эксперимента необходимо взять два одинаковых листа бумаги. Один лист нужно скомкать в плотный комок, а другой оставить в расправленном, плоском виде. Затем следует одновременно отпустить оба объекта с одной и той же высоты и пронаблюдать за их падением.

В ходе наблюдения можно будет заметить, что скомканный лист бумаги упадёт на пол значительно быстрее, чем плоский. Расправленный лист будет падать медленно, планируя и колеблясь из стороны в сторону, в то время как комок будет падать по траектории, близкой к прямой, и с гораздо большей скоростью.

Это явление объясняется действием силы сопротивления воздуха. Несмотря на то что оба листа имеют одинаковую массу и, следовательно, на них действует одинаковая сила тяжести ($F_т = mg$), сила сопротивления воздуха для них будет разной. Эта сила всегда направлена против движения тела и зависит от его скорости, формы и площади поперечного сечения. Силу сопротивления воздуха можно описать формулой:

$F_{сопр} = \frac{1}{2} C \rho S v^2$

где $\text{C}$ — коэффициент аэродинамического сопротивления (зависит от формы тела), $\rho$ — плотность воздуха, $\text{S}$ — площадь поперечного сечения тела, $\text{v}$ — скорость тела.

У плоского листа бумаги площадь поперечного сечения $\text{S}$ очень велика. Поэтому даже при небольшой скорости на него действует значительная сила сопротивления, которая эффективно замедляет падение. У скомканного листа площадь $\text{S}$ намного меньше, из-за чего он испытывает гораздо меньшее сопротивление воздуха и падает быстрее, достигая большей скорости.

На основе этих наблюдений можно выдвинуть следующую гипотезу: скорость падения тела в воздухе при одинаковой массе зависит от его формы. Тело, имеющее форму с меньшей площадью поперечного сечения и лучшей обтекаемостью, падает быстрее, так как испытывает меньшее сопротивление воздуха.

Ответ: Скомканный лист бумаги падает быстрее плоского, так как из-за своей компактной формы и малой площади поперечного сечения он испытывает меньшее сопротивление воздуха. Гипотеза: скорость падения тела в воздухе зависит от его формы; чем меньше сопротивление воздуха, которое определяется формой и площадью поперечного сечения тела, тем выше скорость его падения (при одинаковой массе).