Номер 4, страница 100, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Движение, взаимодействие, масса. Параграф 27. Взаимодействие тел и масса. Вопросы и задания - номер 4, страница 100.

Условие.

4. Чем объяснить наличие отдачи при стрельбе из ружья?

Решение.

Наличие отдачи при стрельбе из ружья объясняется фундаментальным физическим принципом — законом сохранения импульса, а также третьим законом Ньютона.

Рассмотрим систему, состоящую из ружья и находящейся в нем пули. До выстрела и ружье, и пуля находятся в состоянии покоя, поэтому их суммарный импульс (количество движения) равен нулю.

В момент выстрела в результате сгорания пороха образуются газы высокого давления. Эти газы с большой силой действуют на пулю, выталкивая ее из ствола. Согласно третьему закону Ньютона, который гласит, что на каждое действие есть равное по величине и противоположное по направлению противодействие, с точно такой же силой газы действуют и на само ружье, толкая его в сторону, противоположную движению пули.

Силы, возникающие при сгорании пороха, являются внутренними для системы «ружье — пуля». Если пренебречь внешними силами (например, силой тяжести и сопротивлением воздуха, так как время выстрела очень мало), то такую систему можно считать замкнутой. В замкнутой системе выполняется закон сохранения импульса, который утверждает, что суммарный импульс системы тел остается постоянным.

Поскольку начальный импульс системы был равен нулю, то и суммарный импульс системы после выстрела также должен оставаться равным нулю. Это возможно только в том случае, если импульс, полученный ружьем, будет равен по модулю и противоположен по направлению импульсу, полученному пулей.

Математически это выражается так:

$m_{п} \cdot \vec{v}_{п} + m_{р} \cdot \vec{v}_{р} = 0$

где $m_{п}$ и $\vec{v}_{п}$ — масса и вектор скорости пули, а $m_{р}$ и $\vec{v}_{р}$ — масса и вектор скорости ружья.

Из этого уравнения следует:

$m_{р} \cdot \vec{v}_{р} = - m_{п} \cdot \vec{v}_{п}$

Знак «минус» указывает на то, что векторы скоростей ружья и пули направлены в противоположные стороны. Движение ружья назад и называется отдачей. Так как масса ружья ($m_{р}$) во много раз больше массы пули ($m_{п}$), скорость отдачи ружья ($v_{р}$) будет во столько же раз меньше скорости полета пули ($v_{п}$), чтобы их импульсы были равны по величине.

Ответ: Наличие отдачи при стрельбе из ружья объясняется законом сохранения импульса. При выстреле пуля приобретает импульс, направленный вперед, а ружье, для сохранения общего нулевого импульса замкнутой системы «ружье-пуля», приобретает равный по величине, но противоположный по направлению импульс, что и проявляется как движение ружья назад (отдача).