На лежащий на краю стола лист бумаги поставьте стакан с водой. Если медленно тянуть лист бумаги, то он будет двигаться вместе со стаканом. Если же резко дёрнуть этот лист, то он выскочит из−под стакана, а стакан останется на месте. Объясните наблюдаемое явление.
Стакан имеет большую массу по сравнению с листом бумаги. Если мы резко выдернем лист, то стакан, как более инертный, практически не приходит в движение. При медленном движении происходит движение по инерции, т.е. стакан и бумага двигаются вместе.
Для объяснения наблюдаемого явления необходимо обратиться к основным принципам механики, а именно к закону инерции, который формулируется следующим образом: "Тело сохраняет состояние покоя или прямолинейного равномерного движения, если на него не действуют внешние силы или если действующие силы уравновешены". Этот закон был впервые постулирован в классической механике Галилеем и далее сформулирован в качестве первого закона Ньютона.
Инерция — это свойство материальных тел сохранять свое состояние движения или покоя. Чем больше масса тела, тем больше его инерция, то есть тем сложнее изменить его состояние движения или покоя. Например, для того чтобы заставить тяжелое тело двигаться, потребуется приложить значительную силу, поскольку у него высокая инерция.
Вернемся к наблюдаемому явлению. Лист бумаги и стакан с водой образуют систему из двух объектов. Лист бумаги — это подвижный объект, а стакан с водой — относительно неподвижный. Когда вы начинаете тянуть лист бумаги, воздействие силы передается на стакан через силу трения между поверхностями бумаги и стакана. Сила трения препятствует относительному движению стакана и бумаги, заставляя стакан двигаться вместе с листом, если движение происходит медленно. В этом случае сила трения обеспечивает ускорение стакана, преодолевая его инерцию.
Однако, если вы резко дергаете лист бумаги, сила трения между бумагой и стаканом действует на стакан только кратковременно. В соответствии с законом инерции, за короткий промежуток времени сила трения не успевает преодолеть инерцию стакана, то есть его стремление оставаться в состоянии покоя. Поэтому стакан с водой остается неподвижным, а лист бумаги выскальзывает из−под стакана.
Важно также учитывать два ключевых фактора:
1. Сила трения: Она зависит от характеристик поверхностей бумаги и стакана, а также от силы нормального давления, которое создается весом стакана.
2. Резкость движения: Быстрое движение приводит к уменьшению времени воздействия силы трения на стакан, что и способствует его неподвижности.
Таким образом, резкое движение листа бумаги приводит к тому, что инерция стакана преобладает над силой трения, и стакан остается неподвижным, в то время как лист бумаги выскальзывает из−под него.
Пожауйста, оцените решение
