Решение: Разрушение метеорного тела
Статья к заданиюБолиды и метеориты
Прочитайте текст и выполните задания.
Болиды и метеориты
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 1). Ночью болид освещает местность на сотни километров вокруг. После того как болид исчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы звуки, производимые ударными волнами. Эти волны иногда вызывают значительное сотрясение грунта и зданий.
Рисунок 1
Причина этого явления – вторжение в плотные слои атмосферы крупных твёрдых частиц, называемых метеорными телами. Двигаясь в атмосфере, частица нагревается при торможении, и вокруг неё образуется обширная светящаяся оболочка, состоящая из горячих газов. Суеверные люди когда-то 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. 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. Остатки метеорных тел, упавшие на Землю, называются метеоритами. Иногда выпадает целый метеоритный дождь.
Опираясь на материал о болидах и метеоритах, сравните два случая движения одного и того же метеорного тела при входе в атмосферу Земли: движение по курсу, близкому к встречному относительно Земли, и движение параллельным курсом с Землёй с последующим притяжением к планете. Укажите, в каком случае разрушение метеорного тела более вероятно, и поясните ответ.
Решение по шагам
3 шагаПри встречном движении метеорного тела и Земли их скорости направлены навстречу друг другу, поэтому относительная скорость метеорного тела относительно атмосферы велика.
$$v_{\text{отн}} = v_{\text{м}} + v_{\text{З}}$$Во втором случае метеорное тело движется параллельно Земле, поэтому его относительная скорость при входе в атмосферу меньше; притяжение Земли увеличивает скорость тела, но не делает движение встречным.
$$v_{\text{отн}} = |v_{\text{м}} - v_{\text{З}}|$$С увеличением скорости движения тела в атмосфере возрастает сила сопротивления воздуха. Поэтому в первом случае метеорное тело сильнее тормозится, испытывает большую нагрузку и с большей вероятностью раскалывается.
$$v_{\text{отн,1}} > v_{\text{отн,2}} \Rightarrow F_{\text{сопр,1}} > F_{\text{сопр,2}}$$Разрушение метеорного тела более вероятно в первом случае, при движении по встречному курсу относительно Земли: его относительная скорость и сопротивление воздуха больше, поэтому тело испытывает более сильное торможение и нагрузку.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать второй случай только потому, что тело притягивается Землёй.
Сравнивать скорости метеорного тела относительно Солнца, а не относительно атмосферы Земли.
Не объяснять связь между большей скоростью и увеличением силы сопротивления воздуха.