Реши задание на изображении
Краткие ответы
- Водомёт работает на реактивном принципе: он выбрасывает воду назад, а сам получает импульс вперёд. Это следствие третьего закона Ньютона и закона сохранения импульса.
- На мелководье водомёт удобен потому, что у него нет выступающего под днищем винта или руля: вода забирается и выбрасывается через каналы внутри корпуса, поэтому меньше риск удариться о дно.
- Копёр при свайном фундаменте: поднимает и устанавливает сваю, удерживает её в нужном положении, забивает или погружает до проектной глубины, контролирует погружение; при необходимости извлекает сваи или шпунт.
- Кроме зданий, копры применяют при строительстве мостов, дорог и аэродромов, портов и гидротехнических сооружений, ЛЭП и мачт, трубопроводов, подпорных стен и котлованов.
- При сжатии пружины накапливается потенциальная энергия упругой деформации. При выстреле она переходит в кинетическую энергию пули и подвижных частей; часть энергии теряется на трение, нагрев и звук.
- Пружинные пистолеты используют в основном для игр и развлечений, спортивной и тренировочной стрельбы, учебных демонстраций, тиров, страйкбола; иногда — как сигнальные или метательные устройства.
- В основе реактивного движения лежит закон сохранения импульса. Формулировка: в замкнутой системе векторная сумма импульсов тел остаётся постоянной. Для ракеты: \[ M\vec V + m\vec v_{\text{газа}}=0, \] если начальный импульс был равен нулю. Газы уходят назад — ракета получает импульс вперёд. Это согласуется и с третьим законом Ньютона.
- На реальную орбиту спутника влияют: неоднородность и несферичность гравитационного поля Земли, сопротивление атмосферы, притяжение Луны и Солнца, давление солнечного света, начальные ошибки выведения, масса и площадь спутника, ориентация, солнечная активность.
Как понять принцип
Водомёт. Главное — не «вода толкает воздух», а то, что устройство отбрасывает массу назад. Чем больше масса воды и скорость её выброса в секунду, тем больше реактивная тяга. Похожая логика у ракеты: она не отталкивается от воздуха, поэтому может работать и в вакууме.
Копёр. Это машина для передачи ударной нагрузки свае. Она не «создаёт» несущую способность грунта, а помогает свае войти в грунт до нужного слоя, который и будет держать нагрузку.
Пружинный пистолет. Энергия не появляется из ничего: \[ E_{\text{пружины}}=\frac{kx^2}{2},\qquad E_{\text{пули}}=\frac{mv^2}{2}. \] В идеале \(\frac{kx^2}{2}=\frac{mv^2}{2}\), откуда \[ v=x\sqrt{\frac{k}{m}}. \] Реальная скорость меньше из-за трения и потерь. Если сжать пружину в 2 раза сильнее, запасённая энергия вырастет примерно в 4 раза — это удобная проверка понимания.
Ракета. Не нужно думать, что ракета «отталкивается от газов, как от стенки». Она и газы — одна система; их суммарный импульс сохраняется. Поэтому чем быстрее и больше газов выбрасывается назад, тем больше скорость ракеты вперёд.
Спутник. Идеальная школьная орбита — это движение только в поле идеально шарообразной Земли без атмосферы. В реальности появляются возмущения: атмосфера тормозит спутник, Земля не идеальный шар, Луна и Солнце притягивают его. Поэтому реальная орбита постепенно меняется.
Самопроверка: если в формуле энергии удвоить сжатие пружины \(x\), энергия увеличится в \(2^2=4\) раза; если струю воды направить назад, тяга направлена вперёд; для реальной орбиты всегда нужно учитывать внешние силы и возмущения.
