Задание №19 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для ответа на вопрос задачи необходимо проанализировать относительную скорость метеорного тела и Земли в обоих случаях, так как именно от скорости входа в атмосферу зависит степень нагрева и последующего разрушения тела.

1. Физические законы и явления:
Разрушение метеорного тела при входе в атмосферу происходит из-за его резкого торможения в плотных слоях воздуха. При этом кинетическая энергия тела переходит во внутреннюю энергию (происходит сильный нагрев поверхности, плавление и испарение вещества). Согласно закону сложения скоростей, скорость тела относительно Земли $\vec{v}_{отн}$ равна векторной разности скорости тела $\vec{v}_{т}$ и скорости Земли $\vec{v}_{З}$ на её орбите: $\vec{v}_{отн} = \vec{v}_{т} - \vec{v}_{З}$.

2. Анализ первого случая (встречный курс):
Когда метеорное тело движется навстречу Земле, векторы их скоростей направлены в противоположные стороны. В этом случае модуль относительной скорости равен сумме модулей их скоростей: $v_{отн1} = v_{т} + v_{З}$. Скорость входа в атмосферу будет максимальной. Следовательно, кинетическая энергия тела $E_{к} = \frac{m \cdot v_{отн}^2}{2}$ будет очень велика, что приведёт к колоссальному выделению тепла и быстрому разрушению (сгоранию или взрыву) метеорного тела.

3. Анализ второго случая (параллельный курс):
Когда метеорное тело движется параллельным курсом («догоняет» Землю или Земля догоняет его), векторы скоростей сонаправлены. Модуль относительной скорости равен разности модулей скоростей: $v_{отн2} = |v_{т} - v_{З}|$. Скорость входа в атмосферу в этом случае минимальна. Тело входит в атмосферу плавно, выделение теплоты происходит менее интенсивно, и шансы на то, что тело не разрушится полностью, выше.

Вывод: Разрушение метеорного тела более вероятно в первом случае, так как скорость его вхождения в атмосферу (относительно Земли) значительно выше, что приводит к более интенсивному нагреву и механическим нагрузкам.

Ответ: В первом случае.

Источник: ФИПИ