Условие
Республиканская олимпиада 2005 9 класс № 2Задание 2. «Дробь Мюнхгаузена»
Согласно дошедшим до наших дней абсолютно правдивым рассказам барона, в старину для производства охотничьей дроби расплавленный свинец капали с высоких башен. Во время полета капля принимала сферическую форму под действием сил поверхностного натяжения и успевала остыть до температуры кристаллизации. Таким образом, на землю «с неба» (в буквальном смысле этого слова) сыпалась «готовая продукция»...
Надежное производство мелкой дроби радиусом
Во время войны с «крупным неприятелем» барону потребовалось наладить производство крупной дроби радиусом
При какой минимальной высоте новой башни
Считайте, что капли жидкого свинца капают с башни при температуре плавления, а падают на землю полностью отвердевшими.
Решите эту задачу в двух случаях.
2.1 Пренебрегая силой сопротивления воздуха.
2.2 С учетом силы сопротивления воздуха.
Этот случай гораздо сложнее, поэтому немного вам поможем.
Описание падения тела с учетом сопротивления воздуха представляет собой достаточно сложную задачу: тело начинает двигаться с ускорением свободного падения; его скорость растет, а ускорение уменьшается; наконец, скорость тела достигает своего максимального значения, и далее тело движется равномерно с этой скоростью.
С хорошей точностью такое движение можно рассматривать как совокупность равноускоренного движения (с ускорением свободного падения),
а по достижении скорости установившегося движения – движения равномерного.
На рисунке показана предлагаемая зависимость скорости от времени.
Количество теплоты
, полученное (отданное) телом с площадью поверхности за промежуток времени :
где— разность температур тела и окружающей среды, — коэффициент теплоотдачи, зависящий только от физических свойств контактирующих материалов. Сила сопротивления воздуха зависит от скорости движения тела
и описывается формулой
где- площадь поперечного сечения тела, - плотность воздуха, - безразмерный коэффициент лобового сопротивления, для тел сферической формы . Объем шара радиуса
равен , площадь его поверхности . Плотность воздуха
, плотность свинца .