Решебник Савченко
<h3 id="back-link"><a href="/">$\leftarrow$Назад</a></h3>
<h3> Условие: </h3>
<p>
$2.1.37.$ Сила сопротивления воздуха, действующая на капли дождя, пропорциональна произведению квадрата скорости капель на квадрат их радиуса: $f = Aρ_0r^2v^2$, где $ρ_0 ≈ 1.3 \\,кг/м^3$ — плотность воздуха, а безразмерный коэффициент $A$ для круглых капель порядка $1$.
</p>
<p>
Какие капли, крупные или мелкие, падают на землю с большей скоростью?
</p>
<p>
Оцените скорость капли радиуса $r = 1 \\,мм$ при падении ее с большой высоты.
</p>
<h3> Решение: </h3>
<center>
<figure>
<img src="sol.png"
loading="lazy" width="100" />
<figcaption>
Силы действующие на велосипедиста
</figcaption>
</figure>
</center>
<p>
На падающую каплю действуют две силы: постоянная сила тяжести, ускоряющая движение капли, и сила сопротивления воздуха, замедляющая ее движение и растущая с ростом скорости капли. Сила сопротивления воздуха растет до тех пор, пока она не стапет равной силе тяжести. Дальше прекращается изменение скорости, и падение капель происходит с постоянной скоростью.
</p>
<p>
Запишем уравнение через длительный промежуток времени:
$$mg=Aρ_0r^2v^2\\;(1)$$
Найдем $m$ через объем $V$:
$$m=ρV=\frac{4}{3} ρ \pi r^3$$
И подставим в $(1)$:
$$\frac{4}{3} ρ \pi r^3 g=Aρ_0r^2v^2$$
Отсюда:
$$\boxed{v = \sqrt{\frac{4}{3} ρ \pi r g \cdot \frac{1}{Aρ_0}}≈5.5\\,\frac{м}{с}\\;(2)}$$
Из $(2)$, чем больше $r$, тем больше $v$. Значит, крупные капли падают
на землю с большей скоростью
</p>
<h3> Ответ: </h3>
<p>
Крупные; $v ≈ 5.5 \\,м/с$
</p>
<footer class="row container">
<br>
<p>
<small> © <strong>Решебник Савченко О.Я.</strong>, 2023-2024 <br></small>
</p>
<p>
<small>Все права принадлежат авторам. <br> Коммерческое использование материалов — с письменного разрешения авторов. <br> astrosander01@gmail.com <br></small>
</p>
</footer>