Сопротивление воздуха бумажному конусу
4/10Исследуйте зависимость силы сопротивления от скорости установившегося движения (падения) бумажного конуса.
Оборудование: десять бумажных конусов, рулетка длиной 2 м, пластилин.
▶Показать разборСкрыть разбор
Ответ\(F \sim v^2\): сила сопротивления пропорциональна квадрату скорости.
РешениеПрежде всего убедимся, что два одинаковых конуса, одновременно отпущенные с некоторой высоты, коснутся пола одновременно. Далее, отпустим один конус с большой высоты, а другой будем держать на меньшей высоте. Когда верхний конус поравняется с нижним конусом, отпустим его. Оба конуса достигнут пола практически одновременно.
Следовательно, время установления скорости равно погрешности измерений.
Расположим внутри одного из конусов дополнительно ещё три конуса таким образом, чтобы их вершины совпали. Отпустим одновременно один и четыре соединённых вместе конуса с высот \(H\) и \(2H\) соответственно.
Эксперимент показывает, что в этом случае они также достигнут пола одновременно. Значит, скорость четырёх конусов в два раза больше скорости одного конуса. Заметим, что при установившемся движении сила сопротивления, действующая на конус, равна силе тяжести. Таким образом: \(F(v) = mg\), \(F(2v) = 4mg\). Из двух последних равенств получим \(F \sim v^2\).
Похожие задачи
- Шарик в вязкой жидкости «Шаг в будущее» 2018/19, 9 кл.
- Падение тела: график скорости «Бельчонок» 2021/22, 11 кл.
- Мяч после удара «Газпром» 2021/22, 10 кл.
- Кучевое облако «Надежда энергетики» 2023/24, 8 кл.
- Ускорение в верхней точке траектории Росатом 2024/25, 9 кл.
- Ускорение в верхней точке траектории Росатом 2024/25, 10 кл.