Качественные задачи по физике в средней школе и не только… (Тульчинский) - страница 35

Пока Винкель не повесил вешалку со свитером на бельевую веревку, натяжение веревки уравновешивало лишь тяжесть самой веревки. Но теперь появилась дополнительная большая сила, направленная вниз. Бельевая веревка растянется, и ее середина опустится – но не сильно, если веревка натянута достаточно хорошо. Она будет по-прежнему почти горизонтальна. А значит, силы натяжения, направленные в основном вбок и лишь чуть-чуть вверх, должны стать очень большими, чтобы их вертикальная составляющая уравновесила вес свитера с вешалкой (рис. 50).

Рис. 50

Получается вот что: сила натяжения веревочки, которой привязана вешалка, по величине близка к весу вешалки со свитером. А вот прирост силы натяжения бельевой веревки многократно превосходит этот вес. Вот почему толстая и прочная горизонтальная бельевая веревка лопнула, хотя тонкая вертикальная веревочка выдержала нагрузку.

27. Цельтесь выше!

На любое летящее у земной поверхности тело действует сила земного притяжения, которая заставляет траекторию тела изогнуться – отклониться от прямой линии вниз. Для быстро летящих тел (например, для пули) это отклонение незначительно – но оно все равно есть. Именно его вы и компенсируете, поднимая прицел чуть-чуть выше нужной точки.

28. Хитрая обезьяна

Из задачи 27 мы знаем, что стрела в полете отклонится от прямой линии вниз. Однако и обезьяна за время полета стрелы сместится вниз на какое-то расстояние. Движение стрелы можно разложить на равномерное (если не учитывать сопротивление воздуха) движение в горизонтальном направлении и свободное падение под действием силы тяжести в вертикальном направлении. Все тела в поле силы тяжести падают с одинаковым ускорением – ускорением свободного падения g, поэтому по вертикали стрела и обезьяна будут смещаться с одинаковым ускорением. Это значит, что их относительная скорость будет постоянной, следовательно, стрела в момент вылета должна быть направлена точно в обезьяну.

Другой способ решения этой задачи – посмотреть на ситуацию глазами обезьяны, то есть перейти в связанную с ней систему отсчета. Эта система отсчета не будет инерциальной, потому что будет двигаться вниз с ускорением свободного падения. Такая система отсчета называется падающей, и в ней все свободно падающие тела движутся равномерно и прямолинейно. Траектория стрелы в этой системе отсчета будет прямой линией. Значит, чтобы стрела попала в цель, индеец должен целиться прямо в обезьяну.

29. Перетягивание космонавта

По закону всемирного тяготения сила тяжести не только возрастает с увеличением массы притягивающихся тел, но и убывает с ростом расстояния между ними обратно пропорционально квадрату этого расстояния. Космонавт, находящийся между Землей и Луной, испытывает притяжение со стороны обоих космических тел, и эти две притягивающие силы направлены в разные стороны. Чем ближе он к Земле, тем сильнее притяжение Земли и слабее притяжение Луны, и наоборот, чем ближе он к Луне, тем слабее притяжение Земли и сильнее притяжение Луны. Есть ли такая точка между Землей и Луной, где притяжение Луны «пересилит»?