Номер 3, страница 44 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

3. Домашний эксперимент. Поместите на стол лист бумаги так, чтобы его край немного выходил за край стола. Сверху положите книгу. Резко выдерните лист бумаги из-под книги. Повторите опыт, однако на этот раз лист бумаги вытягивайте медленно. Объясните результаты эксперимента.

Решение

Результаты этого эксперимента объясняются явлением инерции и действием силы трения. Инерция — это свойство тела сохранять свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Книга, лежащая на столе, находится в состоянии покоя и, в силу инерции, стремится в нем оставаться.

Случай 1: Резкое выдергивание листа бумаги

Когда мы резко выдергиваем лист бумаги, мы прикладываем к нему силу на очень короткий промежуток времени. Между бумагой и книгой существует сила трения скольжения, которая пытается увлечь книгу за бумагой. Однако, поскольку время действия этой силы очень мало, она сообщает книге лишь небольшой импульс ($ p = F_{тр} \cdot \Delta t $). Массивная книга обладает значительной инертностью и не успевает изменить свою скорость за это короткое время. В результате бумага выскальзывает из-под книги, а книга практически не сдвигается с места.

Случай 2: Медленное вытягивание листа бумаги

Когда мы начинаем медленно тянуть лист бумаги, между ним и книгой возникает сила трения покоя. Эта сила направлена в сторону движения и заставляет книгу двигаться вместе с листом. При медленном движении ускорение невелико, и сила трения покоя, максимальное значение которой равно $ F_{тр.пок.макс} = \mu N $, оказывается достаточной, чтобы сообщить книге такое же ускорение, как у листа. Сила трения действует продолжительное время, "преодолевая" инерцию книги и заставляя ее двигаться вместе с бумагой как единое целое.

Ответ: Различие в результатах объясняется инерцией книги и временем действия силы трения. При резком рывке время взаимодействия мало, и инертная книга не успевает прийти в движение. При медленном вытягивании сила трения действует достаточно долго, чтобы преодолеть инерцию покоя книги и заставить ее двигаться вместе с бумагой.