Найти силу сопротивления воды

[crocodil228]

Кит, плавающий под водой со скоростью 18 км/ч, развивает мощность 150 кВт. Определите силу сопротивления воды

Я посмотрел решение на просторах интернета и везде говорится, что сила сопротивления воды равна силе, которую прилагает кит для плавания, а та в свою очередь равна произведению мощности на скорость, и в итоге получается ответ 30 кН. Мне в этом решении понятно всё, кроме того почему сила сопротивления равна силе, которую прикладывает кит. Разве сила сопротивления не должна быть меньше чтобы движение происходило?

[miflin]

По 3 закону Ньютона сила действия равна силе противодействия.
Почему они не уравновешивают друг друга?

[crocodil228]

miflin в сообщении #1589932 писал(а):

По 3 закону Ньютона сила действия равна силе противодействия.
Почему они не уравновешивают друг друга?

Да, меня интересует почему они друг друга не уравновешивают если они равны

[miflin]

crocodil228 в сообщении #1589933 писал(а):

Да, меня интересует почему они друг друга не уравновешивают если они равны

Потому что приложены к разным телам.
Хотя в данном случае (кит и вода) это, на мой взгляд, выхолащивание ситуации.
Вода - это и опора, и среда сопротивления. Все в одном флаконе.

Может кто-то более искушенный включится.

[Niemand]

$18 km/h =5 m/s$

$P=FV \;\to F=\frac{P}{V}=\frac{150.000 W}{5 \frac{m}{s}}=30.000 N = 30 kN$

[wrest]

crocodil228 в сообщении #1589930 писал(а):

Разве сила сопротивления не должна быть меньше чтобы движение происходило?

Если бы силы не были уравновешены, кит двигался бы с ускорением, по закону $\Sigma F=ma$. Раз он движется с постоянной скоростью, значит $a=0$ и следовательно $\Sigma F=0$, т.е. силы именно уравновешены. Соответственно, когда кит переходит из состояния покоя (скорость ноль) к состоянию равномерного прямолинейного движения, он движется с ускорением, вот в этот промежуток времени силы не уравновешены. И наоборот, когда из состояния постоянной скорости кит перестанет прилагать усилия, останется только одна неуравновешенная сила (сопротивления воды) которая сделает движение кита ускоренным (замедляющимся) пока кит не остановится.

[miflin]

Что-то я не с той карты зашёл.
Пришел исправляться, а wrest уже всё разрулил.

[sergey zhukov]

crocodil228
Чтоб движение происходило, сила не нужна. Сила нужно, чтобы движение было ускоренным. Если силы уравновешены, тело просто не ускоряется. Может, в частном случае, стоять на месте. Может двигаться с постоянной скоростью. wrest все уже рассказал.

[svv]

Кстати, любой, кто умеет плавать, знает, что при желании в воде можно изо всех сил двигать руками и ногами и при этом оставаться на месте.

[sergey zhukov]

svv
Это к вопросу о том, что если взять фиксированную скорость $u$ движения в воде некоторого тела, то можно определить только минимально необходимую мощность двигателя для такого движения, а верхнего предела нет. Скажем, можно поставить на лодку два мотора навстречу друг-другу и затратить любое количество мощности, не стронувшись с места. Сила сопротивления воды оказывается по этой формуле бесконечной. В этой задаче речь о минимально необходимой мощности. Примерно так нужно формулировать "Неподвижного кита тянут через водную толщу на веревке со скоростью $u$, затрачивая на это мощность $P$. Какова сила натяжения веревки?".

Кит так плавать не может, конечно. Поскольку ему, чтобы плыть с постоянной скоростью, приходится каждую секунду придавать равный импульс воде как по ходу, так и против хода своего движения. А если его тащат на веревке, то он передает воде импульс только по ходу движения. В первом случае мощность кита получается больше, чем мощность, с которой его должны тянуть на веревке во втором случае.

[Toolt]

crocodil228 в сообщении #1589930 писал(а):

а та в свою очередь равна произведению мощности на скорость

По основному вопросу все разъяснилось, но в начальном посте ТС все-таки укажу на ошибку/опечатку, а то "произведение мощности на скорость" режет глаз. Естественно, на скорость надо делить.

[Amw]

sergey zhukov в сообщении #1589947 писал(а):

Скажем, можно поставить на лодку два мотора навстречу друг-другу и затратить любое количество мощности, не стронувшись с места.

Работу совершает и развивает мощность конкретная сила. В случае неподвижной лодки сила тяги каждого двигателя работу не совершает и мощность не развивает. (Мощность на валу - другое дело. Была задача про зависший вертолет)

sergey zhukov в сообщении #1589947 писал(а):

Сила сопротивления воды оказывается по этой формуле бесконечной.

С чего бы? Лодка не движется, вода "не сопротивляется"...

Toolt в сообщении #1589981 писал(а):

...мощность кита получается больше

Всё-таки в задаче речь тоже о силе тяги кита и, соответственно, о мощности этой силы.

[miflin]

(Оффтоп)

Сведение задач к "школьному формату" чревато возникновением "разборок".

[sergey zhukov]

Amw
Вот эту задачу как раз и можно понять, как задачу про "мощность на валу", т.е. "мощность, развиваемую мышцами кита". Конечно, под мощностью в этой задаче понимается именно произведение силы тяги на скорость.