Номер 2, страница 148, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 4. Силы вокруг нас. Параграф 40. Величайшие изобретения: лук, колесо, добывание огня. Вопросы и задания - номер 2, страница 148.

Условие.

2. От чего зависят дальность стрельбы из лука и его поражающая способность?

Решение.

Дальность стрельбы из лука и его поражающая способность зависят от комплекса взаимосвязанных факторов, которые можно разделить на характеристики лука, стрелы и внешние условия.

Дальность стрельбы

Дальность полета стрелы, как и любого тела, брошенного под углом к горизонту, в первую очередь определяется ее начальной скоростью и углом выстрела. Начальная скорость стрелы зависит от того, насколько эффективно потенциальная энергия, запасенная в натянутом луке, преобразуется в кинетическую энергию стрелы.

1. Характеристики лука: Основными параметрами являются сила натяжения (жесткость плеч лука) и длина растяжки тетивы. Потенциальная энергия упругой деформации лука описывается формулой $E_п = \frac{kx^2}{2}$, где $\text{k}$ – коэффициент жесткости лука, а $\text{x}$ – величина растяжения тетивы. Чем больше сила натяжения и чем дальше лучник может растянуть тетиву, тем больше потенциальной энергии запасается в луке.

2. Характеристики стрелы: Кинетическая энергия, которую приобретает стрела, равна $E_к = \frac{mv^2}{2}$, где $\text{m}$ – масса стрелы, а $\text{v}$ – ее начальная скорость. Из примерного равенства $E_п \approx E_к$ следует, что начальная скорость стрелы $v \approx \sqrt{\frac{kx^2}{m}}$. Таким образом, при одинаковых характеристиках лука более легкая стрела получит большую начальную скорость и, следовательно, пролетит дальше. Также важна аэродинамика стрелы: форма наконечника и оперение влияют на сопротивление воздуха.

3. Техника стрельбы и внешние условия: Максимальная дальность полета в вакууме достигается при угле выстрела в 45°. В реальных условиях из-за сопротивления воздуха оптимальный угол несколько меньше. Попутный ветер может увеличить дальность, а встречный — уменьшить.

Ответ: Дальность стрельбы из лука зависит от его силы натяжения и длины растяжки, от массы и аэродинамических свойств стрелы, а также от угла выстрела и погодных условий. Чем мощнее лук и легче стрела, тем выше ее начальная скорость и потенциальная дальность полета.

Поражающая способность

Поражающая способность определяется способностью стрелы нанести урон цели, что зависит от ее способности к проникновению и нанесению повреждений. Ключевыми физическими величинами здесь являются кинетическая энергия и импульс стрелы в момент попадания.

1. Кинетическая энергия и импульс: Глубина проникновения стрелы напрямую зависит от ее кинетической энергии ($E_к = \frac{mv^2}{2}$) и импульса ($p = mv$). Для поражения цели важен баланс между массой и скоростью. Хотя легкая стрела летит быстрее, тяжелая стрела при той же энергии будет обладать большим импульсом, что позволяет ей лучше преодолевать сопротивление цели (например, костей или доспеха) и проникать глубже.

2. Характеристики лука: Как и в случае с дальностью, мощность лука (сила натяжения и длина растяжки) является определяющим фактором, так как она задает начальную энергию стрелы.

3. Конструкция наконечника: Это один из важнейших факторов. Давление, оказываемое на цель, равно силе, деленной на площадь ($P = F/S$). Острый и узкий наконечник (бронебойный) концентрирует всю энергию удара на очень малой площади, создавая огромное давление и обеспечивая высокое пробивное действие. В то же время охотничий наконечник с широкими лезвиями предназначен не столько для глубокого проникновения, сколько для нанесения обширных резаных ран.

Ответ: Поражающая способность лука зависит от кинетической энергии и импульса стрелы, которые определяются мощностью лука и массой стрелы. Решающую роль также играет конструкция и острота наконечника, от которых зависит способность стрелы проникать в цель и наносить повреждения.