Оптика

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

№2. Задание 18

ID: 00004169

Болидом называется довольно редкое явление – летящий по небу огненный шар, сопровождаемый хвостом и разлетающимися искрами. По пути движения болида на небе остаётся след в виде дымной полосы (см. рисунок). Ночью болид освещает местность на сотни километров вокруг. После того как болид исчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы удары, вызываемые ударными волнами. Эти волны иногда вызывают значительное сотрясение грунта и зданий.

Это явление вызывается вторжением в плотные слои атмосферы крупных твёрдых частиц, называемых метеорными телами. Двигаясь в атмосфере, частица нагревается вследствие торможения, и вокруг неё образуется обширная светящаяся оболочка, состоящая из горячих газов. Суеверные люди принимали такие огненные шары за летящих драконов с огнедышащей пастью. От сильного сопротивления воздуха (причём чем больше скорость тела, тем больше силы сопротивления) метеорное тело нередко раскалывается и с грохотом выпадает на Землю в виде осколков. Остатки метеорных тел, упавшие на Землю, называются метеоритами. Метеорное тело, имеющее небольшие размеры, иногда целиком испаряется в атмосфере Земли. В большинстве же случаев его масса за время полёта сильно уменьшается, и до Земли долетают лишь остатки, обычно успевающие остыть, когда космическая скорость уже погашена сопротивлением воздуха. Иногда выпадает целый метеоритный дождь.

Метеориты состоят из тех же химических элементов, которые имеются и на Земле. Это, в основном, следующие восемь элементов: железо, никель, магний, кремний, сера, алюминий, кальций и кислород. Остальные элементы встречаются в метеоритах в очень малых количествах. Соединяясь между собой, эти элементы образуют в метеоритах различные минералы, большинство которых имеется и на Земле.

В первом случае метеорное тело влетает в земную атмосферу, двигаясь курсом, близким к встречному относительно Земли. Во втором случае это же метеорное тело движется параллельным курсом с Землей и входит в атмосферу, будучи притянутым к планете. В каком случае процесс разрушения метеорного тела будет более вероятным? Ответ поясните.

Источник: ФИПИ

Решение

Дано:

Случай 1: метеорное тело летит навстречу Земле (встречный курс). Случай 2: метеорное тело движется в том же направлении, что и Земля, и втягивается гравитацией.

Найти:

В каком случае разрушение более вероятно? ⠀

Решение:

При встречном движении скорость метеорного тела относительно атмосферы Земли складывается из собственной скорости метеорита и орбитальной скорости Земли:

v_\text{отн} = v_\text{метеор} + v_\text{Земля}

Во втором случае тело движется попутно с Землёй, поэтому относительная скорость меньше:

v_\text{отн}' = v_\text{метеор} - v_\text{Земля} \lt v_\text{отн}

Из текста задачи известно: чем выше скорость тела в атмосфере, тем больше сила сопротивления воздуха. Большая сила сопротивления означает более интенсивный нагрев. Чем сильнее нагрев — тем выше вероятность разрушения (испарения или распада). Следовательно, в первом случае скорость сближения выше

\Rightarrow

сила сопротивления больше

\Rightarrow

нагрев интенсивнее

\Rightarrow

вероятность разрушения выше. Разрушение более вероятно в первом случае (встречный курс).

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Оптика» (8)