Номер 5, страница 140 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Вопросы. Параграф 32. Мощность. 4. Законы сохранения. Механика - номер 5, страница 140.

Условие.

5. На что расходуется мощность двигателей палубного истребителя, зависшего над авианосцем?

Решение.

Когда палубный истребитель зависает над авианосцем, он находится в состоянии покоя. Это означает, что его скорость равна нулю, а высота не изменяется. Следовательно, его кинетическая и потенциальная энергии остаются постоянными, и полезная работа по подъему или разгону самолета не совершается.

Для удержания истребителя в воздухе двигатели должны создавать вертикальную силу тяги $F_{тяги}$, которая уравновешивает действующую на самолет силу тяжести $F_{тяж} = mg$. Согласно первому закону Ньютона, условие равновесия выглядит так: $F_{тяги} = F_{тяж}$.

Мощность двигателей расходуется на создание этой силы тяги. Поскольку работа над самим самолетом не совершается (его энергия не меняется), то работа совершается над окружающей средой. Двигатели истребителя (особенно если это самолет с вертикальным взлетом и посадкой) с огромной скоростью отбрасывают вниз большую массу воздуха и продуктов сгорания топлива. По третьему закону Ньютона, сила, с которой двигатель отбрасывает газы вниз, создает равную по величине и противоположную по направлению силу тяги, которая действует на самолет и удерживает его от падения.

Таким образом, мощность двигателей расходуется в основном на сообщение кинетической энергии отбрасываемой реактивной струе. Чем большую массу газов в секунду и с большей скоростью отбрасывают двигатели, тем большую силу тяги они создают и тем большую мощность развивают. Кроме того, значительная часть энергии рассеивается в окружающую среду в виде тепла и звука, а также идет на преодоление внутренних потерь в двигателе.

Ответ: Мощность двигателей истребителя, зависшего в воздухе, расходуется на создание подъемной силы (тяги), равной по величине силе тяжести. Это достигается путем совершения работы над отбрасываемыми вниз массами воздуха и продуктов сгорания, которым сообщается значительная кинетическая энергия. Также часть мощности рассеивается в виде тепла и звука и тратится на внутренние процессы в двигателе.