Какова сила сопротивления обшивки судна толщиной 20 см, если меч-рыба массой 10 кг пробивает ее за 0,5 секунды

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать законы физики. Первым делом, давайте рассчитаем кинетическую энергию меча-рыбы, который проникает через обшивку судна. Формула для кинетической энергии (КЭ) выглядит следующим образом:

\[ КЭ = \frac{1}{2} \cdot масса \cdot скорость^2 \]

Здесь мы знаем массу меча-рыбы \( масса = 10 \) кг и скорость \( скорость = 140 \) км/ч. Однако, чтобы использовать эту формулу, нам нужно перевести скорость в м/с, так как единица измерения в формуле кинетической энергии - это величина скорости в квадрате. Для этого применим простое преобразование единиц:

\[ скорость = 140 \, \text{км/ч} \times \frac{1000 \, \text{м}}{1 \, \text{км}} \times \frac{1 \, \text{ч}}{3600 \, \text{сек}} \]

Теперь, мы можем рассчитать кинетическую энергию:

\[ КЭ = \frac{1}{2} \cdot 10 \, \text{кг} \cdot (140 \, \text{м/с})^2 \]

После подстановки значений и простых вычислений, получим:

\[ КЭ = \frac{1}{2} \cdot 10 \, \text{кг} \cdot 140^2 \, \text{м}^2/\text{с}^2 \]

Теперь, когда у нас есть кинетическая энергия меча-рыбы, нам нужно выяснить, какая работа нужна для проникновения через обшивку судна. Для этого мы будем использовать формулу работы (Р):

\[ Р = сила \cdot путь \]

Так как сопротивление обшивки судна - это сила, которую мы ищем, и сила которую нужно применить, чтобы пробить обшивку, равна работе.

Имея в виду, что время составляет 0,5 секунды, путь, который меч-рыба пройдет в это время, можно рассчитать, умножив скорость на время:

\[ путь = скорость \cdot время \]

\[ путь = 140 \, \text{м/с} \cdot 0,5 \, \text{сек} \]

Подставив значения и произведя вычисления, получаем:

\[ путь = 70 \, \text{м} \]

Теперь мы можем рассчитать работу:

\[ Р = КЭ = \frac{1}{2} \cdot 10 \, \text{кг} \cdot 140^2 \, \text{м}^2/\text{с}^2 \]

\[ Р = \frac{1}{2} \cdot 10 \, \text{кг} \cdot 140^2 \, \text{м}^2/\text{с}^2 \]

\[ Р = 98000 \, \text{Н} \cdot \text{м} \]

Здесь мы получили значение работы, то есть силу, которая необходима для проникновения меча-рыбы через обшивку судна. Полученное значение работы будет равно силе сопротивления обшивки. Таким образом, сила сопротивления обшивки судна равна 98000 Ньютонов.