Почему лодка не сдвигается с места, когда человек, находящийся в ней, давит на борт, и приходит в движение, если человек, выйдя из лодки, будет толкать её с такой же силой?
В первом случае на лодку действуют равные по модулю и противоположные по направлению силы, а так как это один объект, то равнодействующая этих сила равна нулю.
Во втором − только одна сила, так как другая сила приложена к берегу.
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть понятия взаимодействия, силы и движения с точки зрения законов физики, а именно второго и третьего закона Ньютона, а также влияние системы отсчета.
Третий закон Ньютона:
Согласно этому закону, любое действие вызывает равное по величине и противоположное по направлению противодействие. Если человек внутри лодки давит на борт лодки, то лодка оказывает на человека равную по величине силу, направленную в противоположную сторону. Это создаёт так называемую пару сил внутри системы "лодка−человек", которая не приводит к движению лодки относительно воды, так как силы компенсируют друг друга внутри системы. В данном случае система "лодка−человек" в целом остается неподвижной.
Система отсчета:
Когда человек находится внутри лодки, он и лодка составляют единую систему. Любое действие внутри этой системы (например, давление на борт) не приводит к изменению положения лодки относительно внешней системы отсчета (воды), потому что силы, которые действуют внутри системы, взаимно компенсируются. Это можно сравнить с попыткой поднять себя за собственные плечи: внутренние силы не могут изменить положение системы в целом.
Взаимодействие лодки и воды:
Когда человек выходит из лодки и начинает толкать её снаружи, силы перестают быть внутренними для системы "лодка−человек". Толчок человека передается лодке через взаимодействие с внешним телом, а именно через воду. Лодка испытывает силу со стороны человека, и эта сила уже не компенсируется противоположной силой внутри системы. В результате лодка начинает двигаться относительно воды, которая является внешней средой.
Закон всемирного взаимодействия и силы трения:
При взаимодействии лодки с водой возникает сила сопротивления (трение воды), которая частично противодействует движению лодки, но в условиях задачи предполагается, что толкающая сила достаточна для преодоления этого сопротивления. Таким образом, лодка начинает двигаться ввиду наличия ненулевой результирующей силы.
Практическое объяснение:
Когда человек находится внутри лодки, он является частью этой системы, и его действия (например, давление на борт) не приводят к движению системы в целом, потому что силы внутри системы взаимно компенсируются. Когда человек выходит из лодки и воздействует на неё извне, эта сила уже становится внешней и приводит к ускорению лодки согласно второму закону Ньютона, $ F = ma $, где $ F $ — сила, $ m $ — масса лодки, $ a $ — ускорение.
В итоге, ключевое отличие состоит в том, что давление на борт внутри лодки не приводит к её движению, так как силы компенсируются внутри системы. А толкание лодки извне заставляет её двигаться благодаря наличию внешней силы, которая нарушает равновесие системы.
Пожауйста, оцените решение
