Задание №178313: Турнир Ломоносова 2012
3. (7–10) Лист обычной бумаги рвут пополам. Почему, если рвать как показано на рисунке слева, требуется существенно бо´льшая сила, чем если делать так, как показано на рисунке справа? Бумагу держат пальцами там, где нарисованы стрелочки, и тянут по направлению стрелочек. 36
Что проверяет это задание
Задание относится к теме «Турнир Ломоносова 2012» и рассчитано на уровень 7 класса. Для решения понадобятся:
- построение модели
- применение физических законов
- проверка единиц измерения
Источник: Турнир имени М. В. Ломоносова — официальный архив · 2012
Качество материала
Показываем, из чего состоит страница и можно ли проверить материал по первоисточнику.
Последняя проверка решения:
Происхождение задания
- Банк заданий
- Турнир имени М. В. Ломоносова — официальный архив
- Организатор
- Редакция «Я сам решу»
- Год материала
- 2012
- Материалы
- 1 файл
Связанные понятия
План самостоятельного решения
- Перепишите известные данные и отдельно сформулируйте, что требуется найти или доказать.
- Свяжите условие с темой «Турнир Ломоносова 2012» и выберите подходящее правило, формулу или способ рассуждения.
- Запишите промежуточные шаги: это помогает заметить потерянный знак, случай или логический переход.
- Сверьте результат со всеми ограничениями условия и только затем откройте подробный разбор.
Ориентировочное время: 15 минут.
Закрепить тему
После разбора попробуйте решить ещё десять заданий по предмету «Физика». Вариант формируется заново, а ответы можно сразу проверить.
Решение по шагам
Задача 3. На рисунке справа расстояние между стрелочками (то есть
местами, к которым прикладывают силу) равно длине разорванных
краёв листа. При разрыве бумаги образуется два края, поэтому длина
образовавшегося разрыва при таком способе действий будет в 2 раза
меньше расстояния между стрелочками. Если действовать, как на
рисунке слева, то оказывается, что длина образующегося разрыва полу
чается в несколько раз больше, чем необходимое для этого увеличение
расстояния между стрелочками.
При одном и том же перемещении рук в первом случае длина обра
зующегося разрыва оказывается существенно меньше, чем во втором,
поэтому и необходимая для этого сила в первом случае тоже требуется
меньше.
Можно считать, что работа, необходимая для разрыва бумаги, в
основном затрачивается на разрыв бумажных волокон, и поэтому будет
одинаковой независимо от способа разрыва (количество разорванных
волокон примерно одно и то же).
Как известно, A = Fs (A — работа, F — сила, s — перемещение),
поэтому при совершении одной и той же механической работы A чем
меньше изменилось расстояние s между точками, к которым приклады
вается сила F, тем больше для этого требуется величина силы F.
Возможно, что в первом случае (рисунок справа) бумага будет не
только рваться за счёт разрыва волокон, но и «расслаиваться». Но,
учитывая существенную разницу в относительном перемещении рук в
первом и во втором случае, детали механизма образования разрыва для
ответа на вопрос задания не очень существенны.
Для описанной в задаче ситуации можно предложить альтерна
тивное объяснение (фактически описывающее другими словами те же
самые физические процессы). В случае, показанном на рисунке слева,
часть механических напряжений, приложенных к листу, концентриру
ется в месте разрыва, а часть «обступает» место разрыва по площади
ещё не порванной бумаги, что обеспечивает дополнительную прочность.
(Механические напряжения условно показаны пунктирными линиями.)
В ситуации на рисунке справа все механические напряжения про
ходят через место разрыва, «обогнуть» место разрыва им просто
негде. Это как раз хорошо видно из рисунка, для которого удачно
для этой цели выбран ракурс. Невидимая на этом рисунке часть листа
бумаги расположена перпендикулярно линии приложения разрываю
щих сил и поэтому не может обеспечить дополнительную прочность.
40
Используемые формулы
Как известно, A = Fs (A — работа, F — сила, s — перемещение),
Самопроверка после решения
- Я использовал все данные из условия и не добавил неподтверждённых предположений.
- Каждый переход в рассуждении объяснён правилом, формулой или ранее доказанным фактом.
- Ответ соответствует вопросу, а обозначения и единицы измерения записаны однозначно.
- Я сравнил свой ход решения с разбором и понял причину каждого отличия.
Типичные ошибки
- Пропустить часть условия.
- Сделать вывод без проверки промежуточного шага.
- Записать только ответ без объяснения.