Задание №3 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для того чтобы определить физический принцип работы «Сегнерова колеса», проанализируем процессы, происходящие в устройстве.

1. Физическое явление: На рисунке изображён сосуд с изогнутыми трубками. Когда вода вытекает из отверстий трубок, она приобретает определённую скорость и, следовательно, импульс в направлении вытекания. Согласно третьему закону Ньютона, силы взаимодействия между телами равны по модулю и противоположны по направлению. Это означает, что со стороны вытекающей струи воды на трубку действует сила, направленная в сторону, противоположную движению воды.

2. Закон сохранения импульса: Движение, возникающее при отделении от тела некоторой его части с определённой скоростью, называется реактивным движением. В данном случае «телом» является сосуд с трубками, а «отделяющейся частью» — струи воды. Суммарный импульс системы в горизонтальной плоскости изначально равен нулю. При выбросе воды в одну сторону, само устройство получает импульс в противоположную сторону, что и заставляет его вращаться.

3. Анализ вариантов:
— Свободное падение (вариант 1) обусловлено силой тяжести и направлено вертикально вниз, оно не объясняет вращение в горизонтальной плоскости.
— Жидкое трение (вариант 2), наоборот, препятствовало бы вращению.
— Сохранение кинетической энергии (вариант 4) является общим законом, но не описывает конкретный механизм возникновения движущей силы.
— Именно принцип реактивного движения (вариант 3) объясняет возникновение вращающего момента за счёт отдачи при истечении жидкости.

Таким образом, в основе работы водяного двигателя Сегнера лежит реактивный эффект.

Ответ: 3

Источник: ФИПИ