Рыбы-брызгуны
Рыбы-брызгуны, род лучеперых рыб семейства Toxotidae отряда окунеобразных, отличаются способностью брызгать водой из-под воды в воздух с целью сбить и впоследствии съесть насекомых, упавших в воду.
Рыбы-брызгуны отличаются меткостью, практически всегда поражая «плевком» воды свою цель. Длина «выстрела» составляет 1−2 метра в зависимости от размера рыбы. Для стрельбы водой брызгун замирает у поверхности воды прямо под жертвой вверх головой и резким движением жаберных крышек направляет воду на жертву.
Чтобы разобраться в механизме такого уникального способа охоты, физики засняли процесс охоты полосатого брызгуна на сверхскоростную видеокамеру со скоростью съемки 1000 кадров в секунду и получили динамические характеристики струи (см. рисунок). Анализ видеокадров показал, что струя вылетает изо рта брызгуна с большим ускорением. Ускорение быстро уменьшается и падает до нуля за 15 мс, скорость выплюнутой рыбой воды при этом достигает 4 м/с. В процессе «плевка» рыба постепенно увеличивает скорость выплевываемой жидкости, получается, что начало выпущенной струи движется с меньшей скоростью, чем ее окончание. В струе можно выделить большую головную часть (движущуюся с меньшей скоростью) и тонкий «хвост» (движущийся с большей скоростью). Перед попаданием в цель масса и размер головной части струи увеличиваются за счет перетекания жидкости из хвостовой части, а длина хвостовой части уменьшается. Это позволяет поразить насекомое максимальным количеством жидкости за минимальное время. По расчетам ученых струя воды в момент удара о насекомое действует на него с силой около 200 мН. Среднее насекомое (например, муха или клоп) массой около 100 мг обычно цепляется за ветку с силой примерно 20 мН. Таким образом, сила струи при ударе почти на порядок превышает силу, с которой жертва хватается за ветку, что объясняет легкость, с которой сбивается насекомое.
Выберите два верных утверждения, которые соответствуют содержанию текста. Запишите в ответ их номера.
1) На основании анализа видеокадров можно утверждать, что изо рта брызгуна струя воды вылетает с небольшой скоростью около 2 м/с и большим ускорением 200−400 м/с2.
2) Согласно графикам, приведенным в тексте, струя движется замедленно первые 15 мс, а
затем, следующие 15 мс, — равномерно со скоростью 4 м/с.
3) В процессе плевка скорость выплевываемой брызгуном жидкости не изменяется.
4) В процессе полета масса воды, выпущенной рыбой-брызгуном, практически не изменяется.
5) Сила удара струи о насекомое превышает его вес в 10 раз.
1) Верно. На основании анализа видеокадров можно утверждать, что изо рта брызгуна струя воды вылетает с небольшой скоростью около 2 м/с и большим ускорением 200−400 м/с2.
2) Неверно. В первые 15 мс скорость струи, согласно графику, возрастает.
3) Неверно. Скорость струи сначала возрастает, а затем не изменяется.
4) Верно. В процессе полета масса воды, выпущенной рыбой-брызгуном, практически не изменяется, так как происходит ее перетекание из хвостовой в головную часть.
5) Неверно. Из текста следует, что сила удара равна 200 мН. Вес насекомого
Следовательно, сиа удара струи превышает вес насекомого в 200 раз.
Ответ: 14.



