17.成語“水滴石穿”說明高處落下的水滴對物體具有沖擊力,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,撞擊時間Δt=1×10
-2s,若不計空氣阻力,求水滴對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)合實際觀測資料,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,對水平地面上石板的平均作用力是否有顯著差異,并說明理由。
(3)水刀是一種高壓水射流切割技術(shù),通過加高水壓,再經(jīng)過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”是高速流動的生理鹽水,厚度僅1.3×10
-6m。不考慮水流的反射,請估算水刀工作時單位面積上的作用力大小。