Задачи › Струи, реакция и давление струи

Скорость водомётного катера

  1. Скорость водомётного катера

    «Шаг в будущее» 2017/18, 11 кл.
    6/10

    При буксировке водомётного катера по озеру с постоянной скоростью \(\upsilon\) сила натяжения буксировочного троса пропорциональна квадрату скорости: \(F = k\upsilon^2\), где \(k = 7{,}5\) Н\(\cdot\)с\(^2\)/м\(^2\). После того, как трос отцепили и включили двигатель, катер движется с постоянной скоростью, забирая забортную воду и выбрасывая назад струю со скоростью \(u = 20\) м/с относительно катера. Площадь поперечного сечения струи \(S = 0{,}01\) м\(^2\). Плотность воды \(\rho = 10^3\) кг/м\(^3\). Найдите скорость катера.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сила, действующая на катер со стороны воды, равна потоку импульса в струе; при постоянной скорости она уравновешивает сопротивление \(k\upsilon^2\).

    Ответ

    \(\upsilon \approx 13{,}4\) м/с.

    Решение

    Результирующая сила, действующая на катер со стороны воды, \(F = \rho S u(u - \upsilon)\). Она равна силе сопротивления, так как катер по условию движется с постоянной скоростью: \[\rho S u(u - \upsilon) = k\upsilon^2.\] Решая это квадратное уравнение, находим \(\upsilon \approx 13{,}4\) м/с.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи