Номер 1, страница 59 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

1. Интересные физические опыты. Слинки — игрушка-пружина, созданная в 1943 г. Ричардом Джеймсом. Понаблюдайте, как падает растянутая слинки, и объясните явление.

Видео по ссылке

Наблюдаемое явление, при котором нижний конец растянутой пружины-слинки при падении некоторое время остается неподвижным, объясняется взаимодействием силы тяжести, силы упругости и конечной скоростью распространения деформации (информации) по пружине.

1. Состояние равновесия.
Когда слинки удерживают за верхний конец, она растягивается под действием собственного веса. В этом положении пружина находится в равновесии. Сила упругости в любой точке пружины направлена вверх и уравновешивает силу тяжести всей части пружины, находящейся ниже этой точки. Из-за этого растяжение витков неравномерно: верхние витки растянуты гораздо сильнее, чем нижние, так как они поддерживают больший вес.

2. Момент отпускания и "зависание" низа.
В момент, когда верхний конец отпускают, он сразу начинает падать под действием силы тяжести и остаточной силы натяжения. Однако нижний конец в этот момент остается неподвижным. Это происходит потому, что сила упругости от витков над ним по-прежнему компенсирует его вес. Нижний конец «еще не знает», что верхний отпустили.

3. Распространение волны сжатия.
Информация о том, что верхний конец больше не удерживается, распространяется вниз по пружине в виде волны сжатия. Эта волна движется с конечной скоростью. Пока эта волна не достигнет нижнего конца, он будет оставаться на той же высоте, создавая иллюзию левитации. Верхние витки падают и "догоняют" нижние.

4. Падение всей системы.
Падение нижнего конца начинается только тогда, когда верхняя часть пружины, сжимаясь, долетает до него. В этот момент вся пружина собирается в компактное состояние, сила упругости, поддерживавшая нижние витки, исчезает, и вся слинки начинает падать как единое тело с ускорением свободного падения $\text{g}$.

Несмотря на такое сложное поведение отдельных частей, центр масс всей пружины с самого начала падает с ускорением $\text{g}$, как и любое тело в свободном падении.

Ответ: Когда растянутую слинки отпускают, её нижний конец некоторое время остается неподвижным в воздухе. Это происходит потому, что сила упругости, действующая на нижние витки со стороны верхних, продолжает уравновешивать силу тяжести. Информация об отпускании верхнего конца распространяется вниз в виде волны сжатия с конечной скоростью. Нижний конец начинает падать только после того, как эта волна до него дойдет, то есть когда верхняя часть слинки полностью сожмется и достигнет нижней.