Номер 1684, страница 195 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Законы взаимодействия и движения тел. 58. Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение - номер 1684, страница 195.

Решение.

Какова скорость отдачи ружья при выстреле?

Дано:

Масса ружья, $m_р = 4$ кг

Масса пули, $m_п = 0,01$ кг

Скорость пули, $v_п = 700$ м/с

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Скорость отдачи ружья, $v_р$

Решение:

Систему «ружьё-пуля» можно считать замкнутой в горизонтальном направлении, так как внешние силы (сила тяжести и сила реакции подвеса) действуют вертикально и не влияют на горизонтальное движение. До выстрела суммарный импульс системы равен нулю, поскольку ружьё и пуля находятся в состоянии покоя.

Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс замкнутой системы тел до взаимодействия равен суммарному импульсу системы после взаимодействия:

$\vec{p}_{начальный} = \vec{p}_{конечный}$

До выстрела импульс системы равен нулю. После выстрела импульс системы равен векторной сумме импульсов ружья и пули:

$0 = m_р \cdot \vec{v}_р + m_п \cdot \vec{v}_п$

Спроецируем это уравнение на горизонтальную ось, направленную в сторону полета пули. Скорость пули $v_п$ будет иметь положительную проекцию, а скорость отдачи ружья $v_р$ — отрицательную.

$0 = m_р v_р + m_п v_п$

Выразим из этого уравнения скорость отдачи ружья $v_р$:

$m_р v_р = -m_п v_п$

$v_р = - \frac{m_п v_п}{m_р}$

Подставим числовые значения в формулу:

$v_р = - \frac{0,01 \text{ кг} \cdot 700 \text{ м/с}}{4 \text{ кг}} = - \frac{7}{4} \text{ м/с} = -1,75 \text{ м/с}$

Знак «минус» показывает, что ружьё движется в направлении, противоположном движению пули. Модуль скорости (скорость) отдачи составляет 1,75 м/с.

Ответ: скорость отдачи ружья равна 1,75 м/с и направлена в сторону, противоположную выстрелу.

Можно ли уменьшить скорость отдачи при стрельбе?

Да, можно. Скорость отдачи определяется выражением $|v_р| = \frac{m_п v_п}{m_р}$. Для её уменьшения необходимо:

1. Увеличить массу ружья ($m_р$). Чем массивнее ружьё, тем меньше будет его скорость отдачи.

2. Уменьшить импульс пули ($p_п = m_п v_п$). Этого можно достичь либо за счет уменьшения массы пули ($m_п$), либо за счет уменьшения её начальной скорости ($v_п$), например, используя меньший пороховой заряд.

3. На практике отдачу уменьшают, плотно прижимая приклад ружья к плечу. В этом случае отдача приходится не только на ружьё, но и на тело стрелка, что значительно увеличивает общую массу ($m_р + m_{стрелка}$), участвующую в отдаче, и, следовательно, уменьшает её скорость.

4. Также применяются специальные устройства — дульные тормозы-компенсаторы, которые отводят часть пороховых газов в стороны и назад, создавая реактивную силу, направленную вперёд и частично компенсирующую отдачу.

Ответ: да, можно. Например, увеличив массу ружья, уменьшив импульс пули или плотно прижав ружьё к плечу.