Партнеры
Основы gmp производство www.promconvent.ru/sites/default/files/validaciya.pdf.
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 20 гостей.

Плыть по течению.

Ф95. Поверхность реки образует наклонную плоскость. Может ли тело свободно плыть по реке со скоростью, превышающей скорость течения?

Решение.
 Если тело не перемещается относительно воды, то действующая на него со стороны воды сила трения равна нулю. Поэтому составляющая сила тяжести, параллельная поверхности воды (рисунок),

будет разгонять тело до тех пор, пока ее не уравновесит сила трения о воду (которая при малых скоростях пропорциональна скорости тела). При этом тело будет плыть со скоростью, большей скорости течения.
 Теперь представим себе, что мы оставив тонкую жесткую невесомую оболочку, убрали тело и налили в оболочку воды так, чтобы ее объем был равен объему погруженной части тела (рисунок).

Поскольку тело плавало, масса налитой воды равна массе тела. Следовательно, оболочка с водой эквивалентна телу, которое мы убрали. Но вода, налитая в оболочку, ничем не отличается от воды в реке. Трение в жидкости связано только с вязкостью самой жидкости и не зависит от поверхности тела. Это объясняется тем, что к поверхности тела «прилипает» тонкий слой молекул воды и трение определяется взаимодействием между собой именно молекул воды. Значит, можно совсем убрать оболочку, сила трения от этого не изменится. Получается, что тело должно плыть со скоростью, равной скоростью течения.
 Что же происходит на самом деле? Разберемся вначале с тем, что значит «скорость течения». Из-за трения скорость течения реки в различных точках реки различна. Она увеличивается от дна к поверхности и от берега к середине реки. Поэтому неодинакова и скорость течения в том месте, где находится плывущее по реке тело. Этим вода в оболочке отличается от окружающей воды, ведь скорость воды в оболочке во всех точках одинакова.
 Предположим, что скорость тела равна скорости течения у края тела, который находится ближе к берегу. Тогда скорость течения воды, проходящей мимо тела в других точках, больше скорости тела. Из-за этого вода должна увлекать тело, увеличивая скорость. С другой стороны, когда скорость тела возрастает, оно должно тормозится благодаря тому, что скорость его точек, находящихся ближе к берегу, больше скорости течения и сила трения препятствует движению тела. В результате тело должно плыть со скоростью, большей минимальной, но меньшей максимальной из скоростей течения на протяжении тела.


Смотрите еще:
Качественные задачи и вопросы по физике
Интересные вопросы.