Номер 21.18, страница 74 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 21. Давление газов. Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов - номер 21.18, страница 74.

21.18 [478] Почему стволы огнестрельного оружия изготавливают из особо прочной стали?

Стволы огнестрельного оружия изготавливают из особо прочной стали, чтобы они могли выдерживать экстремальные условия, возникающие в момент выстрела. Процесс выстрела включает в себя несколько ключевых физических явлений:

1. Мгновенное сгорание пороха: При выстреле происходит воспламенение порохового заряда в патроне. Это очень быстрая химическая реакция, в результате которой за доли секунды образуется огромный объем газов.

2. Колоссальное давление: Образовавшиеся газы создают внутри ствола чрезвычайно высокое давление, которое может достигать значений в несколько тысяч атмосфер (сотни мегапаскалей). Это давление толкает пулю вперед по каналу ствола, придавая ей начальную скорость. Одновременно с этим, согласно третьему закону Ньютона, газы с такой же огромной силой давят на внутренние стенки ствола, пытаясь разорвать его.

3. Высокая температура: Сгорание пороха сопровождается выделением большого количества тепла, из-за чего температура газов и, соответственно, внутренней поверхности ствола, кратковременно повышается до 2000–3000 °C.

4. Механическое и термическое напряжение: Сочетание сверхвысокого давления и температуры создает в материале ствола огромное механическое и термическое напряжение. Чтобы противостоять этим нагрузкам и не разрушиться, материал ствола должен обладать целым рядом свойств:

• Высокая прочность на разрыв: Способность выдерживать давление газов без пластической деформации (раздутия) или разрыва.
• Высокая ударная вязкость: Способность поглощать энергию ударной нагрузки от взрыва пороха, не становясь хрупким и не трескаясь.
• Жаропрочность: Способность сохранять свои прочностные свойства при высоких температурах.
• Износостойкость: Способность противостоять истиранию от трения движущейся с огромной скоростью пули о нарезы в канале ствола.

Обычная сталь не способна выдержать такие комплексные нагрузки. Поэтому для изготовления стволов используют специальные легированные стали (например, хромомолибденовые), которые проходят сложную термическую и механическую обработку для придания им необходимых уникальных свойств.

Ответ: Стволы огнестрельного оружия изготавливают из особо прочной стали, потому что в момент выстрела внутри ствола возникают огромное давление (тысячи атмосфер) и очень высокая температура (тысячи градусов Цельсия) из-за сгорания пороха. Только специальная сталь с высокой прочностью, вязкостью и жаропрочностью способна выдержать такие экстремальные нагрузки многократно, не деформируясь и не разрушаясь, что обеспечивает безопасность стрелка и долговечность оружия.