Номер 7, страница 132, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 15. Реактивное движение. Освоение космоса - номер 7, страница 132.

Условие.

7. Найдите в Интернете информацию о принципе движения медузы и кальмара. Почему это движение является реактивным?

Решение.

Принцип движения медузы

Движение медузы основано на сокращении ее куполообразного тела, называемого колоколом. Медуза набирает воду в полость под колоколом, расслабляя мышцы. Затем она резко сокращает мышцы стенки колокола, с силой выталкивая воду из-под себя. Струя воды, направленная в одну сторону, создает толчок (реактивную силу), который перемещает тело медузы в противоположном направлении. Этот процесс повторяется циклически, что приводит к характерному пульсирующему движению.

Ответ: Медуза движется, выбрасывая из-под своего купола струю воды, что толкает ее в обратную сторону.

Принцип движения кальмара

Кальмар также использует реактивный принцип движения, но его механизм более совершенен. У него есть специальная мышечная полость — мантия. Кальмар втягивает воду внутрь мантийной полости, а затем с огромной силой сокращает мышцы, выбрасывая струю воды через узкий сифон (воронку). Сифон можно поворачивать, что позволяет кальмару очень точно и быстро изменять направление движения. Благодаря этому способу кальмары являются одними из самых быстрых пловцов среди беспозвоночных.

Ответ: Кальмар движется, с силой выбрасывая струю воды из мантийной полости через управляемый сифон, что позволяет ему быстро перемещаться и маневрировать.

Почему это движение является реактивным?

Движение медузы и кальмара является реактивным, так как оно происходит в результате отделения от тела некоторой массы (воды) с определенной скоростью. Этот принцип полностью описывается третьим законом Ньютона: сила действия равна по величине и противоположна по направлению силе противодействия. В данном случае «действием» является сила, с которой животное выталкивает воду. «Противодействием» является реактивная сила, которая действует на животное со стороны выталкиваемой воды и заставляет его двигаться в противоположном направлении.

Этот процесс также объясняется законом сохранения импульса. Для замкнутой системы «животное + вода внутри него» суммарный импульс должен сохраняться. Если изначально система покоилась (суммарный импульс равен нулю), то после выброса воды массой $m_{воды}$ со скоростью $\vec{v}_{воды}$ животное массой $m_{тела}$ приобретает скорость $\vec{v}_{тела}$ так, чтобы выполнялось равенство: $m_{тела}\vec{v}_{тела} + m_{воды}\vec{v}_{воды} = 0$. Отсюда следует, что импульс тела животного равен по модулю и противоположен по направлению импульсу выброшенной воды: $m_{тела}\vec{v}_{тела} = -m_{воды}\vec{v}_{воды}$.

Ответ: Движение является реактивным, потому что оно создается силой отдачи (реакцией), возникающей при отбрасывании части системы (струи воды) в направлении, противоположном движению, в соответствии с законами Ньютона и законом сохранения импульса.