Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть физические факторы, влияющие на устойчивость дерева при воздействии ветра.

1. Парусность. Летом лиственные деревья покрыты густой листвой. Листья значительно увеличивают общую площадь поверхности кроны, на которую давит поток воздуха. В физике это явление называется увеличением парусности. Чем больше площадь поверхности, тем большая сила давления (сила ветра) действует на дерево при одной и той же скорости воздушного потока.

2. Момент силы. Сила ветра приложена к кроне дерева. Так как крона находится на значительной высоте от земли, создаётся большой рычаг. Согласно правилу моментов, вращающий момент силы $M = F \cdot l$, где $F$ — сила давления ветра, а $l$ — плечо силы (расстояние от корней до центра кроны). Летом, из-за наличия листвы, сила $F$ значительно больше, а значит, и опрокидывающий момент, стремящийся повалить дерево, будет максимальным.

3. Состояние почвы. Поздней осенью почва часто подмерзает. Замёрзший грунт гораздо крепче удерживает корни дерева, чем мягкая и влажная почва летом. Это дополнительно снижает вероятность падения дерева осенью по сравнению с летним периодом.

4. Вывод. Поздней осенью лиственные деревья сбрасывают листву, их парусность резко уменьшается, и ветер свободно проходит сквозь ветви, не создавая критического давления. Летом же густая крона работает как огромный парус, принимая на себя всю энергию ветра.

Ответ: Ветер с большей вероятностью повалит лиственное дерево летом, так как наличие листвы значительно увеличивает площадь поверхности кроны (парусность), что приводит к возникновению большей силы давления и большего опрокидывающего момента.

Источник: ФИПИ