3. Какая сила действует на стенку, когда струя воды, которая имеет сечение 10 см2, ударяется в нее перпендикулярно

Чтобы найти силу, действующую на стенку при отскоке струи воды, мы можем использовать закон сохранения импульса.

Импульс - это произведение массы тела на его скорость. Закон сохранения импульса гласит, что если на систему не действуют внешние силы, то сумма импульсов до и после столкновения остается неизменной.

Первым шагом найдем импульс струи воды до столкновения с стенкой. Импульс (p) выражается как произведение массы объекта на его скорость. Масса (m) струи воды можно найти, умножив объем (V) на плотность (ρ):

\[m = V \cdot ρ\]

Объем (V) можно найти, умножив площадь сечения струи (S) на расстояние (d), которое протекает вода за единицу времени:

\[V = S \cdot d\]

Используя данные из задачи, площадь сечения струи равна 10 см², что равно 0,001 м². Скорость воды (v) равна 10 м/с. Тогда расстояние (d), на которое протекает вода за единицу времени, равно скорости (v):

\[d = v\]

Теперь мы можем найти массу (m):

\[m = S \cdot d \cdot ρ\]

\[m = 0.001 \, м² \cdot 10 \, м/с \cdot 1000 \, кг/м³\]

\[m = 10 \, кг\]

Импульс (p) струи воды до столкновения будет равен:

\[p = m \cdot v\]

\[p = 10 \, кг \cdot 10 \, м/с\]

\[p = 100 \, кг \cdot м/с\]

Теперь учтем, что струя воды упруго отскакивает и сохраняет свою скорость. Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов до и после столкновения остается неизменной.

Следовательно, сила (F), действующая на стенку при отскоке, будет равна изменению импульса струи воды:

\[F = Δp\]

\[F = p_{\text{конечное}} - p_{\text{исходное}}\]

Поскольку струя воды отскакивает упруго и сохраняет свою скорость, импульс (p) остается неизменным, следовательно:

\[F = 0\]

Таким образом, при упругом отскоке сила (F), действующая на стенку, равна нулю.