Номер 2, страница 90, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Движение, взаимодействие, масса. Параграф 24. Измерение скорости. Вопросы и задания - номер 2, страница 90.

Условие.

2. Как определяется скорость с помощью анемометра и вертушки?

Решение.

Определение скорости с помощью анемометра

Анемометр — это прибор для измерения скорости движения газов, чаще всего скорости ветра. Принцип его работы основан на зависимости скорости вращения подвижной части прибора от скорости потока воздуха.

Наиболее распространенным является чашечный анемометр. Он состоит из ротора с несколькими (обычно тремя или четырьмя) чашечками, расположенными симметрично относительно оси вращения. Поток воздуха оказывает большее давление на вогнутую сторону чашечек, чем на выпуклую, что создает вращающий момент и заставляет ротор вращаться.

Скорость вращения ротора ($\text{n}$, обычно измеряемая в оборотах в секунду) прямо пропорциональна скорости ветра ($\text{v}$). Связь между этими величинами устанавливается экспериментально при калибровке прибора и выражается тарировочной формулой, которая часто имеет линейный вид:
$v = a \cdot n + b$
где:
$\text{v}$ — скорость ветра (м/с),
$\text{n}$ — число оборотов ротора в секунду (об/с),
$\text{a}$ и $\text{b}$ — тарировочные коэффициенты, уникальные для каждого прибора и указанные в его паспорте. Коэффициент $\text{b}$ часто называют «начальной скоростью», то есть минимальной скоростью ветра, необходимой для начала вращения ротора.

Для определения скорости ветра с помощью механического анемометра необходимо с помощью секундомера замерить время ($\text{t}$), за которое счетчик оборотов покажет определенное количество оборотов ($\text{N}$). Затем вычисляют скорость вращения $n = N/t$ и подставляют её в тарировочную формулу. Современные электронные анемометры производят эти вычисления автоматически и сразу показывают на дисплее готовую величину скорости ветра.

Ответ: Скорость с помощью анемометра определяется путем измерения частоты вращения его ротора, которая пропорциональна скорости воздушного потока. Значение скорости рассчитывается по специальной тарировочной формуле, связывающей частоту вращения со скоростью потока.

Определение скорости с помощью гидрометрической вертушки

Гидрометрическая вертушка — это прибор для измерения скорости течения воды в реках, каналах и других водотоках. Её принцип действия аналогичен анемометру, но она предназначена для работы в водной среде.

Вертушка имеет винтовой пропеллер (лопастной винт), который приводится во вращение набегающим потоком воды. Ось вертушки устанавливается параллельно направлению течения.

Скорость вращения пропеллера ($\text{n}$) пропорциональна скорости течения воды ($\text{v}$). Для каждого прибора существует своя индивидуальная тарировочная зависимость, полученная в результате испытаний в специальном бассейне. Эта зависимость также выражается формулой, как правило, линейной:
$v = a \cdot n + b$
где:
$\text{v}$ — скорость течения воды (м/с),
$\text{n}$ — число оборотов винта вертушки в секунду (об/с),
$\text{a}$ и $\text{b}$ — тарировочные коэффициенты, указанные в паспорте вертушки. Коэффициент $\text{b}$ также представляет собой порог чувствительности прибора.

На практике, вертушку опускают в воду на нужную глубину. Вращение винта замыкает и размыкает электрический контакт, посылая сигналы (например, звуковые или световые) на регистрирующее устройство. Оператор с помощью секундомера считает количество сигналов ($\text{N}$) за определенный промежуток времени ($\text{t}$, обычно 60-120 секунд). Затем вычисляется скорость вращения $n = N/t$ и по тарировочной формуле находится искомая скорость течения.

Ответ: Скорость течения с помощью вертушки определяется путем измерения числа оборотов её винта за определенный промежуток времени. По полученной частоте вращения с использованием индивидуальной для каждого прибора тарировочной формулы вычисляется скорость потока воды.