Номер 18, страница 126, часть 1 - гдз по физике 9 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Механические явления. Глава III. Законы сохранения в механике. Параграф 14. Импульс. Закон сохранения импульса - номер 18, страница 126.

Условие.

18. С какой целью стрелок плотно прижимает приклад ружья к плечу при выстреле?

Решение.

Стрелок плотно прижимает приклад ружья к плечу с целью уменьшить ощущаемую силу отдачи. Этот прием позволяет избежать болезненного удара и возможной травмы плеча. Физическая основа этого явления — закон сохранения импульса.

Решение

Система, состоящая из ружья и пули, до выстрела находится в состоянии покоя, поэтому ее суммарный импульс равен нулю. В момент выстрела под действием пороховых газов пуля приобретает импульс, направленный вперед, а ружье, в соответствии с законом сохранения импульса, приобретает равный по величине и противоположный по направлению импульс — это и есть отдача.

Пусть $m_п$ — масса пули, $v_п$ — ее скорость. $M_р$ — масса ружья, $V_р$ — его скорость отдачи. Закон сохранения импульса для системы «ружье-пуля» записывается так:
$m_п \vec{v_п} + M_р \vec{V_р} = 0$

В проекции на ось выстрела:
$m_п v_п - M_р V_р = 0$

Отсюда скорость отдачи ружья равна:
$V_р = \frac{m_п v_п}{M_р}$

Если стрелок не прижимает ружье к плечу, то приклад с этой скоростью ударит его. Если же стрелок плотно прижимает приклад, то его тело и ружье становятся единой системой. Масса этой новой системы будет равна сумме массы ружья и массы стрелка $(M_р + M_с)$. Теперь закон сохранения импульса применяется к системе «пуля – (ружье + стрелок)»:
$m_п v_п - (M_р + M_с)V_{отдачи} = 0$

Новая скорость отдачи $V_{отдачи}$ будет:
$V_{отдачи} = \frac{m_п v_п}{M_р + M_с}$

Так как масса стрелка $M_с$ значительно превышает массу ружья $M_р$, то общая масса $(M_р + M_с)$ намного больше, чем $M_р$. В результате скорость отдачи $V_{отдачи}$ становится значительно меньше, чем скорость $V_р$, которую ружье имело бы в свободном состоянии.

Уменьшение скорости отдачи приводит к существенному ослаблению силы удара приклада в плечо, делая выстрел более комфортным и безопасным.

Ответ: Стрелок плотно прижимает приклад ружья к плечу для того, чтобы увеличить массу, участвующую в отдаче (масса ружья + масса тела стрелка). Согласно закону сохранения импульса, чем больше масса, тем меньше скорость отдачи. Уменьшение скорости отдачи значительно ослабляет силу удара в плечо, предотвращая травмы.