Дизайн природы
В физике с помощью физических закономерностей, которые доказываются в эксперименте и формулируются на математическом языке («языке функций»), изучаются механические явления с использованием различных физических моделей (например, материальная точка, абсолютно твёрдое тело и др.) — упрощённых схем, конструкций реальных объектов с сохранением важных, т. е. характерных свойств.
«Инструменты» физики позволяют объяснять явления природы, стремясь к балансу качественного и количественного описания в других науках (биология, химия, география и т. д.).
Природа как естественный дизайнер (от англ. design — проектировать, задумывать), «специалист по удачному проектированию объектов» предоставляет нам различные образцы функциональности и гармоничности в живой природе, демонстрируя принцип — «проверять алгеброй гармонию» (из трагедии А. С. \(~\) Пушкина «Моцарт и Сальери» (\(1832\)): «...Поверил я алгеброй гармонию...»).
Многие «изобретения» природы человек заимствовал и спроектировал в виде различных объектов, двигающихся по биологическому примеру: полёт птиц в воздухе — полёт самолётов, подводное плавание животных — подводное плавание человека, субмарин и т. д. Однако в природе встречаются явления, которые с точки зрения физики имеют преимущество, как, например, уменьшение силы трения за счёт наличия вращающихся объектов: в природе мы не наблюдаем того, чтобы животные передвигались на колёсах, т. е. наличие у них «живого колеса» (за исключением бактерий, которые передвигаются за счёт вращающихся жгутиков).
Представим, что волк передвигается по лесу, не бегая на лапах, а перекатываясь на костяных роликах вместо лап (лапы-ролики). Гипотетические лапы-ролики «сделаны» из кости как биологического материала, «не требующего затрат» на постоянный приток питательных веществ.
Определи все верные утверждения, учитывая содержание текста, рисунок \(1\) и значения коэффициентов трения качения (\([f\_к]=1 \ м\)) для асфальта (бетон — 0,017 см) и лесного бездорожья (песок — 0,17 см).
Обозначения на рисунке: \(R\) — радиус колеса, \(h\) — высота препятствия, \(\vec{F}\_т\) — сила тяжести, \(\vec{F}\) — сила тяги («толкающая» сила).
(Укажи их номера в порядке возрастания без пробелов между символами.)
Рис. \(1\). Модели колеса и препятствия
УТВЕРЖДЕНИЯ
- В природе у волка отсутствуют лапы-ролики, т. к. нарушается условие \(h \lt R\), которое следует из соотношения для моментов сил \(M\_F\geq M\_{F\_т}\), чтобы преодолеть препятствие высотой \(h\) при моделировании лапы-ролика в форме колеса как абсолютно твёрдого тела (деформации малы): размер его лап-роликов — радиус \(R\) — является постоянной величиной, а высота препятствия \(h\) может изменяться (\(h \geq R\)).
- Для волка как лесного жителя трение качения при движении на лапах-роликах по асфальту в \(10\) меньше, чем по лесному бездорожью, что не является для него скоростным преимуществом.
- В природе у волка отсутствуют лапы-ролики, т. к. не выполняется условие \(R \leq h \leq 2R\), которое следует из соотношения для моментов сил \(M\_F\geq M\_{F\_т}\), чтобы преодолеть препятствие высотой \(h\) при моделировании лапы-ролика в форме колеса как материальной точки: размер его лап-роликов — радиус \(R\) — является постоянной величиной, а высота препятствия \(h\) может изменяться (\(h \geq 2R\)).
- Для волка как лесного жителя трение качения при движении на лапах-роликах по асфальту в \(10\) больше, чем по лесному бездорожью, что является для него скоростным преимуществом.
Ответ: [ ].