Решение: Какое дерево вырвет ветер
Статья к заданиюРычаги в природе
Человеческая рука представляет собой рычаг. Под действием силы двуглавой мышцы рычаг-рука поднимает груз, находящийся на ладони. Если рассматривать среднестатистического человека, то точка приложения силы F находится на расстоянии ОВ = 3 см от оси вращения (от локтевого сустава), а точка приложения веса груза P — на расстоянии ОС = 30 см (см. рисунок).
Чертёж перерисован вручную — открыть оригинал из банка
Какое из деревьев: дуб или ель — скорее всего, будет вырвано с корнем при сильном ветре? Объясните свой ответ, используя условие равновесия тела с закреплённой осью вращения и материал.
Решение по шагам
4 шагаПри сильном ветре на крону дерева действует сила. Она приложена на некоторой высоте над землёй, поэтому создаёт относительно корней опрокидывающий момент.
$$M_{\text{ветра}} = F_{\text{ветра}} \cdot l$$У ели обычно большая крона, на которую действует ветер, а её корни расположены сравнительно близко к поверхности почвы. Поэтому сила ветра может создать большой момент и легче нарушить равновесие дерева.
У дуба корневая система, как правило, более глубокая и мощная, поэтому она лучше противодействует опрокидывающему моменту и удерживает дерево в почве.
Следовательно, при прочих равных условиях ель скорее будет вырвана с корнем сильным ветром.
Скорее всего, с корнем будет вырвана ель: ветер действует на её крону и создаёт относительно корней большой опрокидывающий момент, а поверхностная корневая система слабее удерживает дерево. У дуба корни обычно глубже и мощнее, поэтому он лучше сопротивляется опрокидыванию.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указание только на силу ветра без объяснения действия момента силы.
Неверное утверждение, что дерево вырывает только из-за его массы.
Игнорирование различий между корневыми системами дуба и ели.
Вывод о том, что дуб обязательно не может быть вырван при сильном ветре.