Механика — Задание 19 ОГЭ по физике №00040348

Что дано

Одно и то же метеорное тело влетает в атмосферу двумя разными способами: 1) навстречу Земле (курс близок к встречному); 2) параллельно движению Земли — планета просто «догоняет» тело и притягивает его к себе.

Идея

Ключевое слово здесь — относительная скорость, то есть скорость тела не «вообще», а именно относительно Земли и её воздушной оболочки. Именно она решает, насколько жёстко тело встретится с атмосферой.

Пусть скорость Земли по орбите $v_З$, скорость метеорного тела $v_м$.

• Встречное движение: скорости направлены навстречу, и относительная скорость — их сумма: $v_{отн}=v_м+v_З$.
• Движение параллельным курсом: скорости сонаправлены, и относительная скорость — их разность: $v_{отн}=|v_м-v_З|$.

Сумма всегда больше разности, значит в первом случае тело врезается в атмосферу заметно быстрее.

Что это меняет

Кинетическая энергия $E_к=\dfrac{mv_{отн}^2}{2}$ зависит от скорости в квадрате: скорость больше в два раза — энергия больше в четыре. Именно эта энергия при торможении в воздухе переходит во внутреннюю, тело раскаляется. Сила сопротивления воздуха тоже быстро растёт со скоростью, поэтому на быстрое тело действует большее лобовое давление, а торможение получается более резким.

Итог: сильнее нагрев, больше перепад температур между раскалённой поверхностью и холодной сердцевиной, больше механическая нагрузка на тело.

Вывод

Разрушение более вероятно в первом случае — при встречном курсе, когда относительная скорость входа в атмосферу наибольшая.