На середину гладкого стола положите коробок со спичками. Поставьте на спичечный коробок чистый стакан с плоским дном, наполненный водой почти до краёв. Возьмите в руку широкую и толстую линейку и, прижимая её плашмя к столу, с силой выбейте спичечный коробок из−под стакана (рис. 8). Объясните наблюдаемое явление.
рис. 8
При резком ударе коробок срывается с места, а стакан остается на месте. Коробок будет двигаться со скоростью линейки, т.к. у него маленькая масса и он быстро приходит в движение, а стакан покоится, т.к. менее инертный. Время взаимодействия коробка и стакана очень мало, стакан, сохраняя состояние покоя, останется на месте.
Для объяснения данного явления необходимо рассмотреть основу законов механики, в частности, закон инерции, силы трения и взаимодействие тел.
Инерция — это свойство тел сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения, если на них не действуют внешние силы или если сумма действующих сил равна нулю. Согласно первому закону Ньютона, тело будет продолжать находиться в состоянии покоя или равномерного движения, пока на него не подействует сила.
Когда стакан с водой стоит на коробке, оба объекта находятся в состоянии покоя относительно стола. Если коробок резко выбивается из−под стакана, стакан стремится сохранить своё первоначальное состояние покоя из−за инерции.
Трение — это взаимодействие между поверхностями двух соприкасающихся тел, препятствующее их относительному движению. В данной ситуации силы трения между коробком и дном стакана малы из−за гладкой поверхности дна стакана и коробка. Это позволяет стакану остаться практически неподвижным, когда коробок выбивается из−под него.
Если коробок выбивается резким движением линейки, сила, действующая на него, кратковременна и имеет большую величину. Однако эта сила практически не передаётся стакану, так как трение между поверхностями недостаточно для передачи значительного импульса. Поэтому стакан остаётся неподвижным.
В момент выбивания коробка линейкой, стакан и коробок взаимодействуют друг с другом через силу трения. Однако сила трения недостаточна для того, чтобы стакан следовал за коробком. Это объясняется тем, что линейка воздействует на коробок с большой скоростью и силой, а стакану передаётся лишь малая часть этой силы через трение.
Стакан остаётся на месте также благодаря плоскому дну, которое обеспечивает большую площадь соприкосновения со столом. Если бы стакан имел зауженное основание или был пустым, его устойчивость была бы меньше, и он мог бы опрокинуться.
Таким образом, наблюдаемое явление объясняется инерцией, слабым трением между стаканом и коробком, а также тем, что сила, приложенная к коробку, не передаётся стакану в достаточной степени, чтобы нарушить его состояние покоя. Именно поэтому стакан остаётся неподвижным, а коробок перемещается.
Пожауйста, оцените решение
