Номер 19.24, страница 67 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 19. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Глава 2. Движение и взаимодействие тел - номер 19.24, страница 67.

19.24 [Д. 72] Почему при стрельбе из ружья рекомендуется плотно прижимать приклад к плечу?

19.24 [д. 72]

Решение

Это явление объясняется законом сохранения импульса. Рассмотрим систему, состоящую из ружья и пули. До выстрела система находится в покое, и её суммарный импульс равен нулю.

В момент выстрела пороховые газы с огромной силой выталкивают пулю из ствола, сообщая ей импульс $p_п = m_п v_п$, где $m_п$ – масса пули, а $v_п$ – её скорость. Согласно третьему закону Ньютона, с такой же по величине, но противоположной по направлению силой газы действуют на ружьё. В соответствии с законом сохранения импульса, суммарный импульс системы «ружьё-пуля» после выстрела также должен оставаться равным нулю (внешними силами за короткое время выстрела можно пренебречь).

$m_п \vec{v_п} + m_р \vec{v_р} = 0$

Отсюда импульс, который получает ружьё (импульс отдачи), равен по модулю и противоположен по направлению импульсу пули:

$p_р = m_р v_р = - m_п v_п$

Теперь рассмотрим два случая:

1. Приклад ружья не прижат к плечу. В этом случае отдачу воспринимает только ружьё. Его масса $m_р$ относительно невелика, поэтому оно приобретает значительную скорость отдачи $v_р = -\frac{m_п v_п}{m_р}$. Двигаясь назад с этой скоростью, ружьё ударяет в плечо стрелка. Удар получается резким и болезненным, так как вся кинетическая энергия отдачи ружья $E_р = \frac{m_р v_р^2}{2} = \frac{p_р^2}{2m_р}$ передается плечу за очень короткое время.

2. Приклад ружья плотно прижат к плечу. В этом случае ружьё и тело стрелка образуют единую систему с общей массой $M = m_р + M_с$, где $M_с$ – масса стрелка. Эта система и получает импульс отдачи. Скорость отдачи этой объединенной системы будет:

$V_{отдачи} = -\frac{m_п v_п}{m_р + M_с}$

Поскольку масса стрелка $M_с$ значительно больше массы ружья $m_р$, общая масса системы $M$ намного больше, чем $m_р$. Следовательно, скорость отдачи $V_{отдачи}$ будет во столько же раз меньше скорости отдачи одного только ружья $v_р$. Кинетическая энергия отдачи, которую теперь воспринимает стрелок, $E_{отдачи} = \frac{p_р^2}{2(m_р + M_с)}$, также будет значительно меньше. Уменьшение скорости отдачи приводит к тому, что отдача воспринимается как плавный толчок, а не резкий удар, что делает стрельбу более комфортной и безопасной.

Ответ: При плотном прижатии приклада к плечу масса, воспринимающая отдачу, увеличивается (масса ружья + масса стрелка). Согласно закону сохранения импульса, это приводит к значительному уменьшению скорости отдачи. В результате сила удара приклада в плечо становится меньше, и отдача переносится легче.