Номер 2, страница 74 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

2. Почему нагруженную тележку труднее разогнать или остановить, чем ненагруженную?

2. Почему нагруженную тележку труднее разогнать или остановить, чем ненагруженную?

Решение

Это явление объясняется фундаментальным свойством тел, которое называется инертностью. Инертность — это свойство тела сопротивляться изменению его скорости. Количественной мерой инертности является масса ($m$). Чем больше масса тела, тем большей инертностью оно обладает, то есть тем сложнее изменить его текущее состояние покоя или движения.

Нагруженная тележка имеет значительно большую массу, чем ненагруженная (пустая). Обозначим массу нагруженной тележки как $m_{нагр}$, а пустой — как $m_{пуст}$. Таким образом, $m_{нагр} > m_{пуст}$.

Взаимосвязь между силой, массой и изменением скорости (ускорением) описывается вторым законом Ньютона:

$F = m \cdot a$

где $F$ — это равнодействующая всех сил, приложенных к телу, $m$ — масса тела, а $a$ — ускорение, которое тело приобретает под действием этой силы.

Из этой формулы можно выразить ускорение, которое получит тело под действием силы:

$a = \frac{F}{m}$

1. Разгон тележки. Чтобы разогнать тележку, то есть увеличить её скорость, к ней необходимо приложить силу. Чтобы достичь одинакового ускорения $a$ для обеих тележек, для более массивной нагруженной тележки потребуется приложить большую силу, так как $F$ прямо пропорционально $m$ ($F_{нагр} = m_{нагр} \cdot a > F_{пуст} = m_{пуст} \cdot a$). Если же прикладывать к обеим тележкам одинаковую силу $F$, то нагруженная тележка получит меньшее ускорение и будет разгоняться медленнее.

2. Остановка тележки. Остановка — это тоже изменение скорости, то есть движение с отрицательным ускорением (торможение). Чтобы остановить движущуюся тележку, к ней нужно приложить тормозящую силу, направленную против движения. По той же причине, из-за большей массы, нагруженная тележка обладает большей инертностью и сильнее «сопротивляется» торможению. Для её остановки за то же время (т.е. для создания такого же по модулю ускорения) потребуется приложить большую тормозящую силу.

Таким образом, чем больше масса тела, тем оно инертнее, и тем большее усилие требуется для изменения его скорости.

Ответ: Нагруженная тележка имеет большую массу и, следовательно, большую инертность. Инертность — это свойство тела сопротивляться изменению скорости. Согласно второму закону Ньютона ($F = ma$), для того чтобы сообщить телу с большей массой такое же ускорение (как при разгоне, так и при торможении), требуется приложить большую силу. Поэтому нагруженную тележку труднее и разогнать, и остановить.