Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 26112
i

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.

На вто­ром ри­сун­ке изоб­ра­же­на ци­лин­дри­че­ская мо­дель струи, вы­пу­щен­ной рыбой-брыз­гу­ном, в раз­лич­ные мо­мен­ты вре­ме­ни после «плев­ка». В какой(-⁠ие) мо­мент(ы) вре­ме­ни сила удара струи о пре­пят­ствие будет наи­боль­шей? Ответ по­яс­ни­те. Счи­тать, что ско­рость пе­ред­ней и зад­ней ча­стей струи в про­цес­се дви­же­ния не ме­ня­ет­ся, а после удара струя не от­ра­жа­ет­ся.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

1.  Сила удара струи наи­боль­шая в мо­мент на­хож­де­ния в точке B.

2.  На каж­дом участ­ке ско­рость из­ме­ня­ет­ся на одну и ту же ве­ли­чи­ну, масса вы­пу­щен­но­го «плев­ка» оди­на­ко­ва. Сле­до­ва­тель­но, на каж­дом участ­ке из­ме­не­ние им­пуль­са струи оди­на­ко­вое. По­сколь­ку сила равна F= дробь: чис­ли­тель: \Delta p, зна­ме­на­тель: \Delta t конец дроби , из­ме­не­ние ско­ро­сти оди­на­ко­вое на раз­ных участ­ках пути, то ин­тер­ва­лы вре­ме­ни раз­ные: наи­боль­ший вна­ча­ле, наи­мень­ший в конце. Сле­до­ва­тель­но, сила удара струи наи­боль­шая в мо­мент про­хож­де­ния участ­ка В.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не яв­ля­ет­ся до­ста­точ­ным, хотя со­дер­жит ука­за­ние на фи­зи­че­ские яв­ле­ния (за­ко­ны), при­част­ные к об­суж­да­е­мо­му во­про­су.

ИЛИ

Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван

1
Пред­став­ле­ны общие рас­суж­де­ния, не от­но­ся­щи­е­ся к от­ве­ту на по­став­лен­ный во­прос.

ИЛИ

Ответ на во­прос не­ве­рен не­за­ви­си­мо от того, что рас­суж­де­ния пра­виль­ны или не­вер­ны, или от­сут­ству­ют

0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: ОГЭ по фи­зи­ке 30.05.2024. Ос­нов­ная волна. Часть 2
Раздел кодификатора ФИПИ: 1.14 Им­пульс тела. Им­пульс си­сте­мы тел.
1
Тип 18 № 25895
i

На ри­сун­ке изоб­ра­же­на ци­лин­дри­че­ская мо­дель струи. Вы­пу­щен­ная рыбой-брыз­гу­ном, в раз­лич­ные мо­мен­ты вре­ме­ни после «плев­ка». В какой (-ие) мо­мен­ты вре­ме­ни сила удара струи о пре­пят­ствие будет наи­боль­шей? Ответ по­яс­ни­те. Счи­тать, что ско­рость пе­ред­ней и зад­ней ча­стей струи в про­цес­се дви­же­ния не ме­ня­ют­ся, а после удара струя не от­ра­жа­ет­ся.


2
Тип Д22 № 25894
i

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.