成語(yǔ)“水滴石穿”說(shuō)明高處落下的水滴對(duì)物體具有沖擊力,可以做功。已知水的密度ρ=1.0×10
3kg/m
3,重力加速度g取10m/s
2。
(1)水滴從高h(yuǎn)=5m的屋檐滴下,撞擊水平地面的石板(不考慮水的反彈)。設(shè)水滴的質(zhì)量m=3×10
-5kg,撞擊時(shí)間Δt=1×10
-2s,若不計(jì)空氣阻力,求水滴對(duì)石板的平均作用力大小。
(2)若空氣阻力與雨滴速度的平方成正比,結(jié)合實(shí)際觀測(cè)資料,得到某一半徑的雨滴下落的速度v與其下落距離y之間的關(guān)系如圖所示,請(qǐng)分析水滴分別從高20m的樓檐與高2000m的云層底部由靜止落下,對(duì)水平地面上石板的平均作用力是否有顯著差異,并說(shuō)明理由。
(3)水刀是一種高壓水射流切割技術(shù),通過(guò)加高水壓,再經(jīng)過(guò)線度小于毫米的寶石噴嘴,形成可達(dá)1000m/s的超聲速射流。水刀切割精度高,沒(méi)有熱損傷,不產(chǎn)生有害物質(zhì)。醫(yī)用水刀的“刀片”是高速流動(dòng)的生理鹽水,厚度僅1.3×10
-6m。不考慮水流的反射,請(qǐng)估算水刀工作時(shí)單位面積上的作用力大小。