Номер 4, страница 96 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова, Сокольский

4. Какова природа сил трения и сил сопротивления среды?

Природа сил трения

Силы трения, возникающие при контакте двух твердых тел, имеют электромагнитную природу. Их возникновение является сложным процессом, который объясняется двумя основными причинами. Первая причина — это шероховатость поверхностей. На микроскопическом уровне любые, даже самые гладкие на вид поверхности, имеют неровности (выступы и впадины). При попытке сдвинуть одно тело относительно другого эти неровности зацепляются, деформируются, что и создает сопротивление движению. Вторая причина — это межмолекулярное взаимодействие. В местах наиболее тесного контакта атомы и молекулы соприкасающихся тел притягиваются друг к другу (возникают адгезионные силы). Для смещения тел необходимо разорвать эти многочисленные молекулярные связи, на что и тратится энергия. Таким образом, сила трения является макроскопическим проявлением электромагнитных сил, действующих между атомами и молекулами контактирующих тел.

Ответ: Природа сил трения — электромагнитная; она обусловлена как механическим зацеплением микронеровностей поверхностей, так и силами межмолекулярного притяжения в точках их контакта.

Природа сил сопротивления среды

Сила сопротивления среды (жидкости или газа), действующая на движущееся в ней тело, также имеет в своей основе электромагнитное взаимодействие, но проявляется иначе. Она складывается из двух главных составляющих. Первая составляющая — это вязкое трение (или внутреннее трение). Оно обусловлено вязкостью среды: слои жидкости или газа, прилегающие к телу, увлекаются им, а соседние слои тормозят это движение. Этот эффект преобладает при малых скоростях движения. Вторая составляющая — это лобовое сопротивление, связанное с инертностью среды. Тело при движении должно расталкивать частицы среды, передавая им импульс. Из-за этого перед телом создается область повышенного давления, а позади — область пониженного. Эта разность давлений и создает силу, тормозящую движение. Лобовое сопротивление доминирует при больших скоростях. Например, при малых скоростях (ламинарное течение) сила сопротивления пропорциональна скорости ($F_{сопр} \propto v$), а при больших скоростях (турбулентное течение) — пропорциональна квадрату скорости ($F_{сопр} \propto v^2$).

Ответ: Природа сил сопротивления среды является комплексной и включает в себя вязкое трение, обусловленное внутренним трением в среде, и лобовое сопротивление, обусловленное инертностью среды. В конечном счете, оба механизма основаны на электромагнитном взаимодействии между молекулами.