Задание OGEPHYS439EF7: Явление инерции. Первый закон Ньютона.

Выберем связанную с Землёй инерциальную систему отсчёта: Ox вправо по направлению выбивания кольца, Oy вверх. До удара грузик покоится на верхней части бумажного кольца. На него действуют тяжесть mg вниз и реакция опоры N вверх. При покое N − mg = 0.

Карандаш толкает кольцо, а не сам грузик. Во время удаления опоры грузик может испытывать небольшое горизонтальное действие трения F_тр. Проекция второго закона Ньютона:
maₓ = F_тр.
При достаточно резком выбивании контакт длится мало, поэтому изменение горизонтальной скорости грузика невелико: Δvₓ = F_тр,срΔtm. Кольцо успевает уйти в сторону, а грузик остаётся почти над горлышком банки.

После потери опоры N = 0. Пренебрегая сопротивлением воздуха, получаем:
maₓ = 0;
maᵧ = −mg.
Горизонтальная скорость остаётся близкой к нулю, а сила тяжести ускоряет грузик вниз. Поэтому он попадает в банку.

Проверка. Почти неизменное горизонтальное движение объясняется инерцией; последующее вертикальное падение — тяжестью. При медленном сдвигании кольца трение действовало бы дольше и могло бы увести грузик в сторону. Опыт демонстрирует инерцию. Ответ: 2.