В книге А. Некрасова «Приключения капитана Врунгеля» описан следующий способ передвижения лодки: колесо приводят во вращение белки, несущиеся «как бешеные одна за другой по ступенькам внутри колеса». Будет ли двигаться лодка с подобным двигателем?
Лодка будет двигаться. Белки будут вращать колесо, а колесо будет отталкиваться от воды и двигать лодку.
Чтобы ответить на вопрос, нужно рассмотреть физические принципы движения, законы сохранения и особенности системы, описанной в задаче.
Третий закон Ньютона. Согласно этому закону, любое действие вызывает равное по модулю и противоположное по направлению противодействие. Белки, находясь внутри колеса, прикладывают силу к ступенькам, чтобы перемещаться. При этом ступеньки оказывают равную и противоположно направленную силу на белок. Таким образом, внутри закрытой системы (лодка + белки + колесо) силы взаимно компенсируются.
Закон сохранения импульса. Импульс системы остается неизменным, если на нее не действуют внешние силы. В данном случае лодка с колесом и белками образуют замкнутую систему, на которую не действует внешняя сила. Белки, бегая внутри колеса, могут менять положение частей системы относительно друг друга, но суммарный импульс всей системы не изменится. Это значит, что, если лодка находится в покое, она останется в покое.
Работа внутренних сил. Белки внутри колеса передвигаются, совершая работу, и колесо начинает вращаться. Однако это происходит за счет внутренних сил системы. Вращение колеса само по себе не приводит к поступательному движению лодки, так как движение возникает только при наличии внешнего воздействия. Внутренние силы не могут изменить центр масс системы (лодка + колесо + белки), если внешние силы отсутствуют.
Движение центра масс системы. Центр масс системы будет оставаться неподвижным, если на систему не действуют внешние силы. В описанном случае белки бегают внутри колеса, и энергия преобразуется внутри системы, но центр масс не изменяет своего положения относительно внешней среды.
Экспериментальные примеры. В природе и технике подобные методы с использованием внутренних двигателей не приводят к движению, если система замкнута и не взаимодействует с внешней средой. Например, если человек стоит внутри лодки и пытается ее приводить в движение, перемещаясь внутри, лодка не будет двигаться, так как центр масс системы остается неподвижным.
Таким образом, лодка с описанным двигателем не сможет двигаться поступательно, поскольку работа белок совершается внутри замкнутой системы, и отсутствует взаимодействие с внешней средой, способное привести к перемещению.
Пожауйста, оцените решение
