Присоединиться

9 класс·высокий уровень

В какой(-ие) момент(ы) времени сила удара струи о препятствие будет

Условие

Рыбы-брызгуныРыбы-брызгуны, род лучеперых рыб семейства Toxotidae отряда окунеобразных, отличаются способностью брызгать водой из-под воды в воздух с целью сбить и впоследствии съесть насекомых, упавших в воду.

Рыбы-брызгуны отличаются меткостью, практически всегда поражая «плевком» воды свою цель. Длина «выстрела» составляет 1−2 метра в зависимости от размера рыбы. Для стрельбы водой брызгун замирает у поверхности воды прямо под жертвой вверх головой и резким движением жаберных крышек направляет воду на жертву.

Рисунок к задаче

Чтобы разобраться в механизме такого уникального способа охоты, физики засняли процесс охоты полосатого брызгуна на сверхскоростную видеокамеру со скоростью съемки 1000 кадров в секунду и получили динамические характеристики струи (см. рисунок). Анализ видеокадров показал, что струя вылетает изо рта брызгуна с большим ускорением. Ускорение быстро уменьшается и падает до нуля за 15 мс, скорость выплюнутой рыбой воды при этом достигает 4 м/с. В процессе «плевка» рыба постепенно увеличивает скорость выплевываемой жидкости, получается, что начало выпущенной струи движется с меньшей скоростью, чем ее окончание. В струе можно выделить большую головную часть (движущуюся с меньшей скоростью) и тонкий «хвост» (движущийся с большей скоростью). Перед попаданием в цель масса и размер головной части струи увеличиваются за счет перетекания жидкости из хвостовой части, а длина хвостовой части уменьшается. Это позволяет поразить насекомое максимальным количеством жидкости за минимальное время. По расчетам ученых струя воды в момент удара о насекомое действует на него с силой около 200 мН. Среднее насекомое (например, муха или клоп) массой около 100 мг обычно цепляется за ветку с силой примерно 20 мН. Таким образом, сила струи при ударе почти на порядок превышает силу, с которой жертва хватается за ветку, что объясняет легкость, с которой сбивается насекомое. На втором рисунке изображена цилиндрическая модель струи, выпущенной рыбой-брызгуном, в различные моменты времени после «плевка». В какой(-ие) момент(ы) времени сила удара струи о препятствие будет наибольшей? Ответ поясните. Считать, что скорость передней и задней частей струи в процессе движения не меняется, а после удара струя не отражается.

Рисунок к задаче

Формат задания

Развёрнутый ответ: короткого ответа здесь нет — оценивается само рассуждение. Разбор откроется после входа.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Сила удара струи наибольшая в момент нахождения в точке B.2.

Осталось ещё 4 шага

  1. На каждом участке скорость изменяется на одну…

  2. Следовательно, на каждом участке изменение…

  3. Поскольку сила равна F= p/ t , изменение…

  4. Следовательно, сила удара струи наибольшая в…

Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Применение информации из текста физического содержания»

В какой(-ие) момент(ы) времени сила удара струи о препятствие будет — решение с объяснением | Lom Ai