Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 18 № 1664
i

Ветер и из­ме­ре­ние его ско­ро­сти

Поток воз­ду­ха, ко­то­рый дви­жет­ся па­рал­лель­но зем­ной по­верх­но­сти, мы на­зы­ва­ем вет­ром. Он воз­ни­ка­ет вслед­ствие не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и на­прав­лен от зоны вы­со­ко­го дав­ле­ния к зоне низ­ко­го дав­ле­ния. Глав­ной при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния вет­ров на Земле яв­ля­ет­ся раз­ни­ца в тем­пе­ра­ту­ре и плот­но­сти воз­ду­ха над раз­ны­ми об­ла­стя­ми её по­верх­но­сти. Вслед­ствие не­пре­рыв­но­го из­ме­не­ния дав­ле­ния во вре­ме­ни и в про­стран­стве ско­рость и на­прав­ле­ние ветра также по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся.

Ско­рость ветра на ме­тео­стан­ци­ях боль­шин­ства стран мира из­ме­ря­ют на вы­со­те 10 м над уров­нем земли и усред­ня­ют за 10 мин. Про­стым устрой­ством для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ветра яв­ля­ет­ся флю­гер. При­бо­ра­ми, пред­на­зна­чен­ны­ми для из­ме­ре­ния ско­ро­сти ветра, слу­жат раз­но­об­раз­ные ане­мо­мет­ры, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся чаши или про­пел­ле­ры, спо­соб­ные вра­щать­ся. Флю­гер-ане­мо­метр Г.-И. Виль­да  — про­стей­ший при­бор, поз­во­ля­ю­щий од­но­вре­мен­но опре­де­лить на­прав­ле­ние и ско­рость ветра. О силе ветра или его ско­ро­сти судят по от­кло­не­нию вет­ро­вой доски. От­кло­не­ние вет­ро­вой доски под дей­стви­ем ветра за­ме­ча­ют по но­ме­ру штиф­та (рис. 2). На рис. 1 пред­став­ле­ны зна­че­ния для от­кло­не­ний доски раз­ме­ром 150 мм × 300 мм и мас­сой 200 г.

 

 

Какой дует ветер, уме­рен­ный или очень креп­кий, важно знать не толь­ко мо­ря­кам, иду­щим под па­ру­сом, но и всем жи­те­лям Земли. Так, МЧС круп­ных го­ро­дов пре­ду­пре­жда­ет об опас­но­сти на­хож­де­ния в силь­ный ветер под ре­клам­ны­ми щи­та­ми, по­то­му что ветер спо­со­бен по­ва­лить такой щит.

Си­ло­вое воз­дей­ствие по­то­ка воз­ду­ха плот­но­стью ρ про­пор­ци­о­наль­но ди­на­ми­че­ско­му дав­ле­нию:  дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби \rho v в квад­ра­те . Так в аэро­ди­на­ми­ке на­зы­ва­ют удель­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию воз­душ­но­го по­то­ка. Но ветер тор­мо­зит­ся пря­мо­уголь­ным щитом пло­ща­дью S и об­те­ка­ет его. По­это­му ин­же­не­ры пред­ла­га­ют для та­ко­го щита рас­счи­ты­вать силу дав­ле­ния ветра по фор­му­ле F = 0,9 S \rho v в квад­ра­те . Оче­вид­но, что если ветер уси­ли­ва­ет­ся от лёгкого до уме­рен­но­го, то сила дав­ле­ния может воз­рас­ти в 10 раз. Зная ско­рость ветра, можно рас­счи­тать силу дав­ле­ния, мак­си­маль­ный опро­ки­ды­ва­ю­щий мо­мент, дей­ству­ю­щий на щит, а зна­чит, и тре­бу­е­мую проч­ность кре­пе­жа кон­струк­ции.

Уров­ней по­год­ной опас­но­сти, раз­ли­ча­е­мых по цве­там, вы­де­ля­ют (от без­опас­но­го к опас­но­му) че­ты­ре: зелёный, жёлтый, оран­же­вый и крас­ный. Ско­рость ветра  — один из па­ра­мет­ров, ха­рак­те­ри­зу­ю­щих этот уро­вень. В Москве в 2018 г. объ­яв­ля­ли «жёлтый» уро­вень опас­но­сти, при уси­ле­нии ветра до 12 м/с и при ско­ро­сти 5—10 м/с с по­ры­ва­ми до 15 м/с. При ветре 13—18 м/с, а также 12—15 м/с с по­ры­ва­ми до 20 м/с объ­яв­ля­ли «оран­же­вый» уро­вень. Будет ли объ­яв­лен «жёлтый» уро­вень опас­но­сти в Москве, если по шкале Бо­фор­та дует уме­рен­ный ветер без по­ры­вов?

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

Ско­рость уме­рен­но­го ветра не пре­вы­ша­ет 8 м/с, по­ры­вов ветра не ожи­да­ет­ся. «Жёлтый» уро­вень опас­но­сти объ­яв­лен не будет, так как эти усло­вия не со­от­вет­ству­ют дан­но­му уров­ню опас­но­сти.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­ния вы­пол­не­ния за­да­нияБаллы
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на во­прос, и при­ве­де­но до­ста­точ­ное обос­но­ва­ние, не со­дер­жа­щее оши­бок.2
Пред­став­лен пра­виль­ный ответ на по­став­лен­ный во­прос, но его обос­но­ва­ние не яв­ля­ет­ся до­ста­точ­ным.

ИЛИ Пред­став­ле­ны кор­рект­ные рас­суж­де­ния, при­во­дя­щие к пра­виль­но­му от­ве­ту, но ответ явно не сфор­му­ли­ро­ван.

1
Дру­гие слу­чаи, не удо­вле­тво­ря­ю­щие кри­те­ри­ям на 2 и 1 балл.0
Мак­си­маль­ный балл2
Источник: ВПР 2019 год по фи­зи­ке 11 класс. Ва­ри­ант 8
Раздел кодификатора ФИПИ: 2.6 За­ко­ны со­хра­не­ния в ме­ха­ни­ке: ки­не­ти­че­ская энер­гия
1
Тип 16 № 1582
i

Вставь­те в пред­ло­же­ние про­пу­щен­ные слова, ис­поль­зуя ин­фор­ма­цию из тек­ста.

 

По­ка­за­ния флю­ге­ра Виль­да, изоб­ражённого на рис. 2, го­во­рят о том, что ветер дует ___________ до ________________________ по шкале Бо­фор­та.

 

В ответ за­пи­ши­те слова (со­че­та­ния слов) по по­ряд­ку, без до­пол­ни­тель­ных сим­во­лов.


2
Тип 17 № 1583
i

Вет­ро­вую доску флю­ге­ра Виль­да за­кре­пи­ли. С какой силой на неё давит ветер, ду­ю­щий со ско­ро­стью 14 м/с? Плот­ность воз­ду­ха со­став­ля­ет 1,22 кг/м3, ответ при­ве­ди­те в нью­то­нах и округ­ли­те до де­ся­тых.


3
Тип 18 № 1584
i

Уров­ней по­год­ной опас­но­сти, раз­ли­ча­е­мых по цве­там, вы­де­ля­ют (от без­опас­но­го к опас­но­му) че­ты­ре: зелёный, жёлтый, оран­же­вый и крас­ный. Ско­рость ветра  — один из па­ра­мет­ров, ха­рак­те­ри­зу­ю­щих этот уро­вень. В Москве в 2018 г. объ­яв­ля­ли «жёлтый» уро­вень опас­но­сти при уси­ле­нии ветра до 12 м/с, при ско­ро­сти 5—10 м/с с по­ры­ва­ми до 15 м/с. При ветре 13—18 м/с, а также 12—15 м/с с по­ры­ва­ми до 20 м/с объ­яв­ля­ли «оран­же­вый» уро­вень. Будет ли объ­яв­лен «жёлтый» уро­вень опас­но­сти в Москве, если по шкале Бо­фор­та дует све­жий по­ры­ви­стый ветер? Ответ обос­нуй­те.