Механика — Задание 19 ОГЭ по физике №00040037

Разберёмся, что режет пальцы. Кажется, что дело в тяжести стопки: тяжело — значит больно. Но боль возникает не от силы самой по себе, а от того, насколько эта сила «сосредоточена» — сколько её приходится на каждый квадратный сантиметр кожи. Эту величину и называют давлением:

$$p=\frac{F}{S},$$

где $F$ — сила, действующая перпендикулярно поверхности, $S$ — площадь, по которой она распределена.

Что происходит с голой верёвкой. Тонкая верёвка касается пальцев узенькой полоской — площадь контакта совсем маленькая. Вся сила, равная весу стопки, вдавливается в эту крошечную площадку, давление получается огромным, кожа и ткани сминаются — отсюда и резкая боль.

Что меняет прокладка. Подложим сложенный в несколько раз лист бумаги или плотную ткань. Прокладка сама по себе жёсткая на изгиб настолько, что не даёт верёвке врезаться в одну линию: она распределяет нажим по гораздо более широкому участку ладони. Площадь контакта $S$ вырастает в несколько раз.

Считаем. Сила $F$ осталась прежней — стопка книг не полегчала, а масса листка бумаги ничтожна. Знаменатель дроби $p=\dfrac{F}{S}$ увеличился, а значит, само давление уменьшилось во столько же раз, во сколько выросла площадь.

Вывод. Да, боль уменьшится: сила осталась той же, но она распределилась по большей площади, и давление на пальцы упало. По этому же принципу работают широкие лямки рюкзака вместо тонких верёвок и широкие ручки у тяжёлых сумок.