Домашние задания: Физика
Задача по физике на законы сохранения.
На гладкой горизонтальной поверхности вдоль одной прямой лежат несколько одинаковых брусков. Пуля, летящая горизонтально вдоль линии расположения брусков со скоростью Uo=600 М/c пробивает первый брусок и вылетает из него со скоростью V1=2/3 V0 масса пули 10г масса каждого бруска 100г. Найти скорость бруска, в котором пуля застрянет. Какое количество тепла выделилось при взаимодействии пули с брусками?
1. Рассмотрим "проход" первого бруска, проанализируем результат и поймем сколько брусков будет пробито.
Обозначим Uo и U1 скорость пули начальную, после 1-го бруска / V1 - скор. первого бруска.
Закон сохр. импульса
(1)__ mUo = MV1 + mU1 (1)
Закон сохр. энергии
(2)__ 1/2 mUo^2 = 1/2 mU1^2 + 1/2 MV1^2 + A
где A работа по пробиву бруска (выделяется в тепло)
Далее, чтобы выкладки были более компактными используем M=10m, U1 = 2/3 Uo
Из (1) находим V1, подставляем V1 в (2) и находим работу А
V1 = m/M (U1-Uo) или V1 = Uo/30
Чтобы наглядней проанализировать ситуацию представим (2) в виде
(Изменение кин. энергии пули) = (работа А) + (кин. энергия бруска)
1/2 mUo^2 - 1/2mU1^2 = 1/2 mUo^2 * 5/9 = A + 1/2 mUo^2 * 1/90
т. е.
3__ Eo - E1 = 50/90 Eo = A + 1/90 Eo
Сразу найдем A = 49/90 Eo = 49/90 * 1/2 mUo^2
1-й вывод из (3) - работа на пробив бруска составляет > 50% (54%!) начальной энергии пули. Следовательно, этой энергии не хватит пробить второй брусок, она в нем и застрянет.
2-й вывод - 98% потерь энергии пули (49/90 из 50/90) связано с работой по пробою, на кин. энергию бруска уходит 2% (1/90 из 50/90) и кин. энергия бруска составляет 1/90=1.1% начальной энергии пули.
Уже сейчас, не решая дальше, можно утверждать, что с точностью до 2% вся энергия Ео уйдет в тепло.
Продолжим решение
Во втором бруске пуля застрянет.
Импульс
2/3Uo m = (m+M)U2 = 11m U2
Отсюда находим скорость бруска с застрявшей пулей (один из вопросов задачи)
Далее из закона сохр. энергии из условия
(кин энергия пули перед бруском №2) = А2 + (кин. энергия брусок+пуля)
Находим работу А2 - по пробиву второго бруска. Если бы 2-ой был пробит навылет, то А2=А.
Но пуля застряла и А2<A.
Количество тепла Q = A + A2
Закончите выкладки, получите выражения, подставьте числа, рассчитайте, округлите до второй значащей цифры. Удачи.
Обозначим Uo и U1 скорость пули начальную, после 1-го бруска / V1 - скор. первого бруска.
Закон сохр. импульса
(1)__ mUo = MV1 + mU1 (1)
Закон сохр. энергии
(2)__ 1/2 mUo^2 = 1/2 mU1^2 + 1/2 MV1^2 + A
где A работа по пробиву бруска (выделяется в тепло)
Далее, чтобы выкладки были более компактными используем M=10m, U1 = 2/3 Uo
Из (1) находим V1, подставляем V1 в (2) и находим работу А
V1 = m/M (U1-Uo) или V1 = Uo/30
Чтобы наглядней проанализировать ситуацию представим (2) в виде
(Изменение кин. энергии пули) = (работа А) + (кин. энергия бруска)
1/2 mUo^2 - 1/2mU1^2 = 1/2 mUo^2 * 5/9 = A + 1/2 mUo^2 * 1/90
т. е.
3__ Eo - E1 = 50/90 Eo = A + 1/90 Eo
Сразу найдем A = 49/90 Eo = 49/90 * 1/2 mUo^2
1-й вывод из (3) - работа на пробив бруска составляет > 50% (54%!) начальной энергии пули. Следовательно, этой энергии не хватит пробить второй брусок, она в нем и застрянет.
2-й вывод - 98% потерь энергии пули (49/90 из 50/90) связано с работой по пробою, на кин. энергию бруска уходит 2% (1/90 из 50/90) и кин. энергия бруска составляет 1/90=1.1% начальной энергии пули.
Уже сейчас, не решая дальше, можно утверждать, что с точностью до 2% вся энергия Ео уйдет в тепло.
Продолжим решение
Во втором бруске пуля застрянет.
Импульс
2/3Uo m = (m+M)U2 = 11m U2
Отсюда находим скорость бруска с застрявшей пулей (один из вопросов задачи)
Далее из закона сохр. энергии из условия
(кин энергия пули перед бруском №2) = А2 + (кин. энергия брусок+пуля)
Находим работу А2 - по пробиву второго бруска. Если бы 2-ой был пробит навылет, то А2=А.
Но пуля застряла и А2<A.
Количество тепла Q = A + A2
Закончите выкладки, получите выражения, подставьте числа, рассчитайте, округлите до второй значащей цифры. Удачи.
Похожие вопросы
- Пожалуйста, помогите решить задачу по физике. Тема: "Закон сохранения импульса"
- Физика 10 класс. Законы сохранения энергии
- Задачи по физике
- Сделать 2 задачи по физике
- Задача на тему законы сохранения
- Задача по Физике
- Задача по физике
- Задачи по физике. Помогите
- Задача по физике. help
- Задача по физике. Фигуры с вырезами, равновесие