Задача 16
а) Какая требуется сила, чтобы придать ускорение 4 м/сек2 массе 4,90 кг?
Дайте ответ в абсолютных единицах и назовите эти единицы.
б) Предположим, что вы хотите приложить эту вычисленную вами силу к нити, подвесив к последней кусок железа. Какая масса железа вам потребуется?
Задача 17
Один килограмм силы — это сила, близкая к 9,80 ньютон (на поверхности Земли).
а) Какой простой опыт позволяет легко продемонстрировать это?
б) Покажите, как из этого опыта следует приведенный выше результат.
Задача 18
Предположим, что вы, хотите почувствовать силу 1 ньютон, действующую вертикально вниз на вашу ладонь. Сколько металла вы должны были бы, положить на ладонь? Приведите рассуждения, посредством которых вы получили свой ответ.
Задача 19
Товарный вагон массой 20 т стоит на слегка наклонном полотне железной дороги, направленном с востока на запад. Наклон полотна выбран таким, чтобы компенсировать трение, которое испытывает вагон при движении на восток. Ребенок, не найдя лучшего занятия, толкает вагон в восточном направлении, прикладывая к нему силу 1 кГ в течение 5 мин (300 сек).
а) Какую скорость приобретает вагон за эти 5 мин?
б) На какое расстояние ребенок продвинет вагон за 5 мин?
Задача 20. Масса и вес
Две огромные чугунные отливки подвешены на подъемных кранах при помощи стальных тросов длиной 15 м. Отливки снаружи выглядят совершенно одинаковыми, но одна из них сплошная, а другая практически полая. Чтобы определить, какая из отливок сплошная, а какая полая, инженер проделывает несколько опытов:
1) пытается приподнять каждую отливку, но обе они слишком тяжелы;
2) пытается оттянуть каждую отливку в сторону примерно на 0,3 м с помощью веревки и оценивает необходимую для этого силу;
3) оттягивает каждую отливку примерно на 0,3 м в сторону и отпускает ее, подсчитывая затем время, за которое отливка возвращается в свое первоначальное положение, когда трос вертикален;
4) ударяет сбоку каждую отливку кулаком и оценивает возникающее в результате этого движение;
5) ударяет каждую отливку несколько раз таким образом, чтобы заставить ее медленно вращаться вокруг вертикальной оси троса; после того как их отпускают, отливки вращаются вокруг своей оси все медленнее, останавливаются, а затем начинают вращаться в противоположную сторону… и т. д., совершая крутильные колебания; инженер подсчитывает время одного полного колебания каждой отливки.
а) Что сравнивает инженер в каждом из перечисленных опытов — массы или веса или ни то и ни другое?
б) Дайте краткое обоснование на каждый из этих вопросов.
Задача 21.
Бегун, масса которого 75 кг, через 2 сек после старта бежит со скоростью 8 м/сек.
а) Какая горизонтальная сила должна действовать на него во время старта?
б) Каково отношение этой силы к весу бегуна?[119]
Задача 22
Бегун (массой 80 кг) через 2 сек после старта бежит со скоростью 8 м/сек,
а) Какая горизонтальная сила должна действовать на него?
б) Каково отношение этой силы к весу бегуна?[120]
Задача 23
Автомобиль массой 1000 кг движется с ускорением 3 м/сек/сек.
а) Чему равна результирующая сила, действующая на автомобиль?
б) Каково отношение этой силы к весу автомобиля?
в) Кто или что прикладывает эту силу к автомобилю?
г) Тормоза автомобиля оценивают по замедлению, выраженному в % g, которое может обеспечить тормозная система при максимальном использовании ее возможностей. Если тормоза способны помешать ему двигаться с указанным ускорением (когда водитель по недомыслию пытается двигаться с выжатыми тормозами), то каков показатель тормозной системы в %?
Задача 24
Электрически заряженный атом водорода («протон» = ядро водорода = атом водорода, потерявший свой единственный электрон), двигаясь вдоль горизонтальной траектории в вакууме со скоростью миллион метров в секунду (v = 106 м/сек), проходит через область протяженностью 0,20 м, в которой находится вертикальное электрическое поле, действующее на электрический заряд атома. Поле действует на атом с силой 0,0000000000000032 ньютон (3,2∙10-15 ньютон), направленной вертикально вниз. Масса атома равна 0,00000000000000000000000000166 кг (1,66∙10-27 кг).
а) Какое ускорение испытывает атом в поле?
119
В каждом случае, когда требуется произвести «сравнение» с весом тела, лучше всего дать ответ в виде дроби, например: «сила равна 3/4 веса грузовика», «сила, которую развивает слон, составляет 10 % его веса» и т. д. Чтобы получить такую дробь, нужно выразить рассматриваемую силу в тех же единицах, что и вес.