В своей лекции «О корабельных волнах» лорд Кельвин рассказывал: «. . . Одно открытие фактически сделано лошадью, ежедневно тащившей лодку по каналу между Глазго и Ардроссаном. Однажды лошадь испугалась и понесла, и возница, будучи наблюдательным человеком, заметил, что когда лошадь достигла определенной скорости, тянуть лодку стало явно легче и позади нее не оставалось волнового следа». Объясните это явление.
Решение
Чтобы объяснить данное явление, сначала необходимо навести кое-какие исторические справки. Из Википедии я узнал, что глубина канала между Глазго и Ардроссаном изменяется от 1,4 метра до 1,8 метра. В те времена канал использовался в основном для перевоза людей в суднах: что-то среднее между большой лодкой и маленьким корабликом. Их длина составляла порядка 12-15 метров.
При перемещении судна по воде, оно генерирует волны. Длина этих волн порядка длины самого судна: м. Поскольку мы вправе использовать формулу скорости волны на "мелкой воде", найденную в задаче :
Для средней глубины канала м, эта скорость составит .
Когда лошадь испугалась цен на овёс и её скорость стала: (лошадь может бегать галлопом на скорости до 60 км/ч), то лодка разогналась быстрее, чем сами волны способны физически распространяться при данной глубине, она «убежала» от собственной волновой системы. Лодка больше не оставляет за собой расходящихся волн, так как они просто не успевают за ней формироваться.
При до волновой скорости лодка упирается в собственный волновой горб, который создаёт волновое сопротивление. Преодолев критический барьер (), лодка «переваливает» через эту волну. Происходит динамическое всплытие, площадь контакта с водой уменьшается, а волновое сопротивление падает практически до нуля. Остаётся только незначительное гидродинамическое трение.
Если вы во время отдыха на море катались на «банане», то вам должно быть знакомо это явление.
Ответ
Скорость лодки и скорость волны, которую возбуждает лодка в реке, совпали.
Обсуждение
Войдите чтобы участвовать в обсуждении