При резком начале движения автомобиля пассажир.

171. Почему при резком увеличении скорости автобуса пассажиры отклоняются назад, а при внезапной остановке - вперед?
При резком увеличении скорости автобуса ноги пассажира начинают двигаться вперед, а верхняя часть тела продолжает двигаться по инерции с прежней, меньшей, скоростью. При торможении ноги пас-сажира начинают «уходить» назад, а верхняя часть тела движется вперед.

172. Какое изменение произошло в движении речного трамвая, если его пассажиры вдруг отклонились вправо?
Речной трамвай резко повернул налево.

173. Мяч, спокойно лежавший на столе вагона при равномерном движении поезда, покатился вперед по направлению движения поезда. Какое изменение произошло в движении поезда?
Поезд начал торможение.

174. Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету. Ударьте по открытке щелчком (рис. 35). Почему открытка отлетает, а монета падает в стакан?
Ввиду краткости взаимодействия сила трения между открыткой и монетой не успевает сообщить последней достаточную скорость. Открытка отлетает и монета, потеряв точку опоры, падает в стакан.

175. При колке дров в полене застрял топор. На рисунке 36 показано, какими способами в этом случае можно расколоть полено. Объясните их.
В первом случае полено резко останавливается, а топор, двигаясь по инерции, раскалывает его. Во втором случае движущееся по инерции полено раскалывается о неподвижный топор.

176. На рисунке 37 показаны способы насаживания лопаты на палку (черенок). Объясните их.
В первом случае используется инерция лопаты, а во втором - ее черенка.

177. Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом?
Из-за явления инерции транспортные средства не могут мгновенно остановиться и после начала торможения продолжают некоторое время двигаться вперед.

178. Почему запрещается буксировать автомобиль с неисправными тормозами с помощью гибкого троса?
При торможении буксирующего автомобиля буксируемый двигается по инерции вперед и сталкивается с первым.

179. Почему после выключения двигателя сверлильного станка патрон продолжает вращаться?
Из-за явления инерции.

180. Зачем велосипедист, приближаясь к подъему дороги, увеличивает скорость движения?
Чтобы подняться как можно выше за счет инерции велосипеда.

181. Почему при поворотах машинист, шофер, велосипедист снижают скорость движения машины?
Чтобы предотвратить занос.

182. Для чего перед взлетом, а также посадкой самолета пассажир обязан пристегнуться ремнем безопасности?
Для того, чтобы при резком изменении скорости не вылететь из кресла в результате инерции.

183. Зачем должен включаться на автомобиле задний красный свет, когда водитель автомобиля нажимает на тормозную педаль?
Чтобы предупредить едущие сзади него транспортные средства о снижении скорости.

184. Почему капли дождя при резком встряхивании слетают с одежды?
При резком встряхивании капли воды продолжают двигаться по инерции.

185. Почему трактор, ведя на буксире автомашину, не должен резко изменять скорость движения?
При резком торможении водитель автомобиля может не среагировать, и автомобиль, двигаясь по инерции, столкнется с трактором.

186. Выйдя из воды, собака встряхивается. Какое явление помогает ей в этом случае освободить шерсть от воды? Ответ поясните.
см. № 184.

187. С летящего самолета сбрасывают груз. Упадет ли он на землю под местом бросания? Если нет, то куда сместится относительно этого места и почему?
Груз сместится по направлению вектора скорости самолета. Это объясняется явлением инерции.

188. Почему запрещается резко поднимать груз подъемным краном?
В результате инерции натяжение троса, удерживающего груз, резко возрастает, и он может оборваться.

189. В чем причина разрушений при землетрясении?
Части зданий при землетрясении в результате инерции начинают двигаться с разной скоростью и между ними происходит разрыв.

190. Почему линейка, подвешенная на бумажных кольцах, при резком ударе по ней переламывается, а кольца остаются целыми?
При резком ударе линейка переломится быстрее, чем возмущение достигает колец.

191. Как располагается свободная поверхность нефти в цистернах, когда электровоз, приводящий их в движение, набирает скорость; замедляет ход?
Свободная поверхность нефти будет наклонена относительно земли. При увеличении скорости нефть будет отбрасывать к концу цистерны, при торможении - к началу. Это объясняется инерцией частиц нефти.

192. Упадет ли под местом бросания мяч, выроненный из руки в вагоне равномерно и прямолинейно движущегося поезда?
Да, упадет, поскольку и мяч, и пол вагона движутся относительно земли с одной и той же скоростью.

193. Приведите примеры, когда инерция приносит пользу и когда - вред.
Инерция приносит пользу человеку, когда он стряхивает с одежды, рубит дрова, подсекает удочкой рыбу. Инерция приносит вред пассажирам автобуса и оператору подъемного крана.

194. Почему легче перепрыгнуть через ров с разбега?
Потому что скорость больше.

Котов В. Физика внутри автобуса //Квант. - 2006. - № 1. - С. 27-28.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Хорошо известно, что многие явления окружающей нас действительности имеют физическую природу. Мы каждый день сталкиваемся с ними, не обращая на это внимания. Рассмотрим, например, некоторые физические явления, а именно -­ механические, которые может наблюдать пассажир автобуса.

Привычные чудеса в движущемся с ускорением автобусе

Происходящее вокруг мы обычно объясняем, связывая себя с неподвижной относительно земли основой. Но немалую часть своей жизни мы проводим в транспорте, в частности в автобусе. Применимы ли привычные нам объяснения для явлений, происходящих в движущемся транспорте?

Проверим это. Пройдем в салон автобуса. Оглядимся. Капли с мокрого зонта достигают пола точно под местом отрыва, а образующаяся лужица растекается по полу одинаково по всем направлениям. Ничего необычного (пока автобус стоит) нет.В каждом явлении четко прослеживаются причина и следствие. Изменение положения или скорости тел обусловлено известными реальными силами. Если действие сил на тело уравновешено, то тело покоится или движется по инерции,т.е. прямолинейно и равномерно. В этом состоит закон инерции. В стоящем автобусе он действительно выполняется.

Но вот автобус тронулся и стал набирать скорость -­ тотчас пассажиров и все находящиеся в салоне предметы стало «увлекать» назад, против направления ускорения и движения. Капли теперь падают не под местом отрыва, а позади него. Рассыпанные яблоки катятся по полу уже не одинаково во все стороны, а преимущественно назад. Сидящие пассажиры почувствовали, как их вдавило в стенки сидений, а стоящие ­- как их потянуло назад. Однако когда движение автобуса стало равномерным, необычные явления в нем прекратились. Все внутри салона теперь происходит так, что создается полное подобие остановки автобуса (если не считать тряски и мелькания пейзажа за окном). Затем автобус стал подъезжать к остановке, и необычные отступления от привычных явлений снова возникли при торможении автобуса. Теперь пассажиров и находящиеся в салоне предметы «потянуло» вперед, против направления ускорения.

Для внешнего наблюдателя (скажем, пешехода) все описанное -­ результат ускоренного движения автобуса и инертности находящихся в нем тел. Стенка сидения, пол ускоряющегося автобуса воздействуют на пассажира (а не наоборот, как ему кажется), увлекая его. Свободные же предметы сохраняют прежнее положение относительно земли, поэтому они начинают двигаться ускоренно относительно корпуса автобуса.

С точки же зрения пассажира автобуса, чьи наблюдения ограничены стенками салона, происходящее выглядит загадочно и необычно, тем более что источник странных явлений внутри автобуса не обнаруживается.

Попробуем разобраться.

В ускоряющемся автобусе закон инерции не выполняется­ - все тела, не связанные с корпусом автобуса, приобретают одно и то же ускорение, равное и противоположное по направлению ускорению автобуса. Это позволяет ввести приложенные ко всем телам в автобусе ускоряющие силы, как будто автобус попал в ускоряющее поле сил. Такие силы равны произведению массы каждого тела на ускорение системы и направлены против этого ускорения -­ их называют силами инерции. С помощью сил инерции объясняются все описанные выше «чудеса» в салоне автобуса.

Наложение на поле тяготения поля сил инерции создает новое поле со своими «горизонталью» и «вертикалью», отличными от земных (рис.1). Важно подчеркнуть, что для каждого тела внутри ускоряющегося автобуса одинаковы отношения сил тяжести F т и инерции F ин, а также угол между ними. Поэтому для всех этих тел направление результирующей силы \(~\vec F\) одно и то же.

Теперь мы можем объяснить некоторые удивительные наблюдения пассажира.

Пол уходит из-под ног

Когда автобус замедляет ход, пассажиру кажется, что пол как бы идет вниз, если человек шагает вдоль салона в направлении движения автобуса, и восходит вверх, если он идет в обратном направлении. А при разгоне автобуса от остановки пол как бы наклоняется в сторону, противоположную движению. Это можно объяснить тем, что на пассажира действуют приложенные в его центре масс сила тяжести и сила инерции, а их равнодействующая совпадает по направлению с новой вертикалью в системе отсчета, связанной с автобусом (см. рис.1).

Проанализировав действующие на пассажира в автобусе силы, можно указать приемы сохранения пассажиром устойчивости без помощи рук. Действительно, условием устойчивости тела, имеющего площадь опоры, является пересечение действующей на тело силы с площадью опоры. Если эта сила выходит за пределы площади опоры, то под ее действием тело пассажира опрокидывается. Противодействовать этому можно, расставив ноги шире или отставив ногу в сторону, противоположную ускорению. Пассажир также может сохранить равновесие, наклонив при этом туловище так, чтобы «ось» тела совпала с новой вертикалью (даже соединив при этом ноги). А чтобы устоять в салоне автобуса, испытывающего ускорение и толчки во всех направлениях, нужно расставить ноги вдоль одной, например продольной, оси салона (Х ), препятствуя продольным отклонениям, а руки развести в перпендикулярном направлении (Y ) и держаться за поручни (рис.2).

Убедиться в изменении положения горизонтали в движущемся с ускорением автобусе можно, проделав простой опыт. Возьмите тарелку с какой-нибудь вязкой жидкостью, например с маслом или глицерином (можно взять пластмассовый стаканчик со сгущенным молоком), и неравномерно двигайте ее по столу. Жидкость будет выливаться через задний край тарелки при резком трогании с места и приливать к переднему краю при прекращении движения. Причем плоскость поверхности жидкости всегда перпендикулярна вектору результирующей силы, полученной сложением сил тяжести и инерции, приложенных к частицам жидкости.

Неприятное происшествие

Представьте, что в автобусе кто-то наступил вам на ногу. Кто виноват?

С вашей (автобуса) точки зрения, разумеется, виноват этот «кто-то». И это верно, если все произошло в стоящем автобусе. Но в автобусе, движущемся с ускорением, нужно учитывать, что на каждое тело действует сила инерции, а управляет ею, точнее ускорением, водитель автобуса.

Рассмотрим происходящее с точки зрения пешехода (земли). Из-за малого взаимодействия с корпусом автобуса и инертности своего тела туловище пассажира при ускорении автобуса продолжает сохранять прежнее положение относительно земли, тогда как его ноги вместе с полом автобуса перемещаются ускоренно. Поэтому тело пассажира смещается относительно салона при резком торможении -­ вперед, а при рывке -­ назад. Таким образом, водитель автобуса, подобно фокуснику, может перемещать пассажиров в салоне автобуса, не прикасаясь к ним и помимо их желания. Чем он часто и пользуется: если из-за скопления людей не закрывается задняя дверь, водитель резко тормозит, а если пассажиры скопились на передней площадке -­ делает рывок. Получается, что с водителя, в первую очередь, и нужно спрашивать за отдавленную ногу.

Случай с пассажиром

Приходилось ли вам наблюдать за человеком, неосторожно потерявшим связь с корпусом автобуса во время ускоренного движения последнего? С точки зрения других пассажиров, он попадает во власть силы инерции. Подобно листку, сорванному с дерева и гонимому ветром, человек стремительно перемещается вдоль салона, ища за что бы ухватиться. И вот это ему удалось: его протянутая рука судорожно вцепилась в вертикальную стойку поручней автобуса, мимо которой его тащит сила инерции. Ухватившись, пассажир ожидает остановки своего движения, но вместо этого он совершает оборот вокруг стойки и со всего размаху налетает на стоящих рядом пассажиров. Почему так происходит?

Сила, действующая на пассажира со стороны стойки поручней, в нашем случае перпендикулярна направлению движения тела. Поэтому, изменив его скорость по направлению, стойка не может изменить величину скорости. Переводя прямолинейное движение во вращательное, она выполняет роль центростремительной силы. Зависящая от скорости кинетическая энергия поступательного движения переходит в энергию вращательного движения... со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Итак, вооружившись знанием физики, смело ищите и разгадывайте предложенные окружающим миром загадки, не забывая о правилах поведения пассажиров в общественном транспорте и правилах уличного движения.

Untitled Document

ИНЕРТНОСТЬ ТЕЛ

Задание 171.

Почему при резком увеличении скорости автобуса пассажиры отклоняются назад, а при" внезапной остановке - вперед?

Задание 172.

Какое изменение произошло в движении речного трамвая, если пассажиры вдруг отклонились вправо?

Задание 173 .

Мяч, спокойно лежавший на столе вагона при равномерном движении поезда, покатился вперед по направлению движения поезда. Какое изменение произошло в движении поезда?

Задание 174.

Положите на стакан почтовую открытку, а на открытку положите монету. Ударьте по открытке щелчком (рис. 35). Почему открытка отлетает, а монета падает в стакан?

Рис.35

Задание 175 .

При колке дров в полене застрял топор. На рисунке 36 показано, какими способами в этом случае можно расколоть полено. Объясните их.

Рис.36

Задание 176.

На рисунке 37 показаны способы насаживания лопаты на палку (черенок). Объясните их.

Рис.37

Задание 177.

Почему нельзя перебегать улицу перед близко идущим транспортом?

Задание 178.

Почему запрещается буксировать автомобиль с неисправными тормозами с помощью гибкого троса?

Задание 179.

Почему после выключения двигателя сверлильного станка патрон продолжает вращаться?

Задание 180.

Зачем велосипедист, приближаясь к подъему дороги, увеличивает скорость движения?

Задание 181.

Почему при поворотах машинист, шофер, велосипедист снижают скорость движения машины?

Задание 182.

Для чего перед взлетом, а также посадкой самолета пассажир обязан пристегнуться ремнем безопасности?

Задание 183.

Зачем должен включаться на автомобиле задний красный свет, когда водитель автомобиля нажимает на тормозную педаль?

Задание 184.

Почему капли дождя при резком встряхивании слетают с одежды?

Задание 185.

Почему трактор, ведя на буксире автомашину, не должен резко изменять скорость движения?

Задание 186.

Выйдя из воды, собака встряхивается. Какое явление помогает ей в этом случае освободить шерсть от воды? Ответ поясните.

Задание 187.

С летящего самолета сбрасывают груз. Упадет ли он на землю под местом бросания? Если нет, то куда сместится относительно этого места и почему?

Задание 188.

Почему запрещается резко поднимать груз подъемным краном?