Объяснения сенокоса с точки зрения физики.

Это интересно

Физика на сенокосе.

Вы никогда не задумывались, почему траву косят рано утром, когда на полях лежит роса и почему, как только роса сходит, то работу прекращают. Этот факт даже отражен русской пословице: "Коси коса пока роса! Роса - долой, коса - домой!" Оказывается, при скашивании травы косарями умело используются несколько физических закономерностей, которые позволяют значительно облегчить работу и улучшить ее качество. Рассмотрим их:

1. Когда на траве находится роса, то есть вода, то она выполняет роль смазки, уменьшая тем самым коэффициент трения между полотном косы и срезаемой травой. Это ведет к уменьшению силы трения, величина которой выражается формулой

F_трения = µ N,

где N - сила реакции опоры, µ - коэффициент трения. Согласно второму закону Ньютона ускорение, а сообщаемое косе косарем можно определить по формуле

ma = F_тяга - F_трение.

Как видно из этой формулы, когда сила трения уменьшается, то для придания косе того же ускорения требуется меньшая сила тяги F_тяга. Следовательно, косарь будет затрачивать меньше сил и в конечном итоге меньше устанет. Очевидно. Что, когда трава сухая, то коэффициент трения оказывается большим и требуется большее усилий для того, чтобы скосить то же количество травы.

2. Рано утром, при росе, в траве очень много воды. В результате этого коэффициент упругости k травы увеличивается. А согласно закону Гука

F_{упругости} = kx,

где x - смещение травинки относительно положения равновесия. Следовательно, возрастает сила упругости F_{упругости} и трава сильнее противодействует наклону (при одном и том же наклоне, то есть смещении x, сила упругости тем больше, чем больше коэффициент упругости k). А прямо стоящая трава режется по более короткому пути, чем наклоненная. Что в конечном итоге означает меньшее усилие со стороны косаря для срезания травы. Кроме того, срезаются почти все травинки, так они все стремятся вернуться в горизонтальное положение. Днем в траве воды гораздо меньше. Вследствие этого коса значительную часть травинок не срезает, а только наклоняет к земле (сила упругости меньше и при незначительном усилии происходит сильный наклон травинок).

3. И, наконец, последнее. Из-за росы травинка имеет большую массу. Поэтому при скашивании травы она не разлетается. Действительно, согласно второму закону Ньютона, ускорение, сообщаемое телу данной силой обратно пропорционально массе

a = F/m.

Расстояние, которое пролетит тело, определяется следующей формулой

s = s₀ + v₀t + at²/2.

До того, как травинка соприкоснулась с косой, она покоилась, тогда s₀ и v₀ равны нулю, данная формула упростится

s = at²/2.

Из анализа формул видно, что когда трава с росой, то она тяжелее и, соответственно пролетает меньшее расстояние, то есть меньше разлетается.

Таким образом, в простом на первый взгляд действии скашивания травы издревна умело используются законы таких разделов физики, как кинематика и динамика.