Номер 10, страница 127 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 38. Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса. Глава 4. Законы сохранения в механике - номер 10, страница 127.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Решение

Осьминоги и каракатицы перемещаются по принципу реактивного движения. Этот же принцип лежит в основе движения ракет и реактивных самолетов.

Суть этого принципа заключается в следующем: когда от тела отделяется некоторая его часть с определенной скоростью, само тело приобретает скорость в противоположном направлении. В данном случае животное (осьминог или каракатица) силой выбрасывает из себя порцию воды.

Механизм этого движения можно описать так: животное вбирает воду в мантийную полость, а затем резко сокращает мышцы мантии, выталкивая воду через специальную трубку – сифон. Вода выбрасывается в одном направлении, а животное, в соответствии с законами физики, движется в противоположном.

Это явление описывается законом сохранения импульса. Рассмотрим систему «животное + вода внутри него». Если до выброса воды система покоилась, ее суммарный импульс был равен нулю. После того как животное выбросило массу воды $m_в$ со скоростью $\vec{v_в}$, вода получила импульс $\vec{p_в} = m_в \vec{v_в}$. Чтобы суммарный импульс системы остался равным нулю, животное массой $m_ж$ должно приобрести импульс $\vec{p_ж}$, равный по величине и противоположный по направлению импульсу воды. В векторной форме закон сохранения импульса для этой системы выглядит так:

$m_ж \vec{v_ж} + m_в \vec{v_в} = 0$

Отсюда следует, что импульс животного равен импульсу воды по модулю, но направлен в противоположную сторону:

$m_ж \vec{v_ж} = -m_в \vec{v_в}$

Таким образом, отталкивая воду назад, животное движется вперед. Чем больше масса и скорость выбрасываемой воды, тем большую скорость приобретает само животное.

Этот же принцип можно объяснить и с помощью третьего закона Ньютона: сила, с которой животное действует на воду, выталкивая ее, равна по модулю и противоположна по направлению реактивной силе, с которой вода действует на животное, сообщая ему ускорение.

Ответ: Эти животные перемещаются по принципу реактивного движения, который основан на законе сохранения импульса и третьем законе Ньютона.