Номер 2, страница 71 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

2. Отвечаем на вопросы.

2.1. Если человек встанет на рыхлый снег, он провалится в него. Но надев лыжи, он не провалится, несмотря на то что его масса увеличилась. Объясните, почему так происходит?

2.2. Почему острым ножом легче резать продукты, чем тупым?

2.3. Как можно уменьшить давление на опору?

2.1. Если человек встанет на рыхлый снег, он провалится в него. Но надев лыжи, он не провалится, несмотря на то что его масса увеличилась. Объясните, почему так происходит?

Это явление объясняется понятием давления, которое твердое тело оказывает на опору. Давление ($\text{p}$) — это физическая величина, равная отношению силы ($\text{F}$), действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности ($\text{S}$).

Формула для расчета давления: $p = \frac{F}{S}$.

Когда человек стоит на снегу в обычной обуви, сила его тяжести ($F_1$) распределяется на малую площадь — площадь подошв ($S_1$). В результате на снег оказывается высокое давление ($p_1$), которого достаточно, чтобы проломить снежный покров.

Надев лыжи, человек увеличивает свою общую массу, а значит, и действующую на снег силу тяжести ($F_2$). Однако площадь опоры ($S_2$), равная площади лыж, увеличивается в десятки раз по сравнению с площадью подошв. Поскольку площадь опоры ($\text{S}$) находится в знаменателе формулы, её многократное увеличение приводит к значительному уменьшению итогового давления ($p_2$) на снег. Это новое, низкое давление уже не способно продавить снег.

Таким образом, несмотря на небольшое увеличение веса, давление на снег резко уменьшается из-за огромного увеличения площади опоры.

Ответ: Давление на снег уменьшается из-за значительного увеличения площади опоры (площади лыж), несмотря на небольшое увеличение веса.

2.2. Почему острым ножом легче резать продукты, чем тупым?

Процесс резания основан на создании давления, достаточного для разрушения структуры материала. Легкость резания также объясняется формулой давления: $p = \frac{F}{S}$.

У острого ножа режущая кромка очень тонкая, то есть имеет чрезвычайно малую площадь ($S_{остр}$). Поэтому даже при приложении небольшой силы ($\text{F}$) создается огромное давление ($p_{остр} = \frac{F}{S_{остр}}$), которое легко разрушает волокна продукта.

У тупого ножа, наоборот, режущая кромка имеет значительно большую площадь ($S_{туп}$). Чтобы создать такое же давление, как и острым ножом, и разрезать продукт, необходимо приложить гораздо большую силу ($\text{F}$), так как $p_{туп} = \frac{F}{S_{туп}}$. Именно поэтому тупым ножом резать труднее — он скорее мнёт, чем режет, так как для разрезания не хватает давления.

Ответ: Острый нож имеет очень малую площадь лезвия, поэтому при одинаковом усилии он создает гораздо большее давление, достаточное для разрезания.

2.3. Как можно уменьшить давление на опору?

Исходя из формулы давления $p = \frac{F}{S}$, где $\text{F}$ — сила давления, а $\text{S}$ — площадь опоры, существуют два способа уменьшить давление:

1. Уменьшить силу давления ($\text{F}$), не изменяя площадь опоры. Если тело стоит на опоре, то сила давления равна его весу. Следовательно, уменьшив массу тела, мы уменьшим и силу давления, и, как следствие, само давление.

2. Увеличить площадь опоры ($\text{S}$), на которую распределяется сила давления. Даже при неизменной силе ($\text{F}$) увеличение площади ($\text{S}$) приведет к уменьшению давления. Примерами служат широкие гусеницы у тракторов и танков для передвижения по мягкому грунту, широкие шины у вездеходов, а также широкие фундаменты у зданий, которые уменьшают давление на грунт.

Ответ: Давление на опору можно уменьшить либо путем уменьшения действующей силы, либо путем увеличения площади опоры, на которую эта сила действует.