Номер 2, страница 105 - гдз по физике 9 класс дидактические материалы Марон, Марон

Контрольные работы. КР-4. Закон сохранения импульса. Закон сохранения механической энергии. Вариант 4 - номер 2, страница 105.

Условие.

2. Определите среднюю силу, действующую на плечо охотника при выстреле, если время движения дроби в стволе ружья 0,05 с, масса дроби 40 г, а её скорость при вылете из ружья равна 300 м/с.

Решение.

Дано:

Время движения дроби: $t = 0,05$ с
Масса дроби: $m = 40$ г
Скорость дроби при вылете: $v = 300$ м/с
Начальная скорость дроби: $v_0 = 0$ м/с

$m = 40 \text{ г} = 0,04 \text{ кг}$

Найти:

Среднюю силу, действующую на плечо охотника $F_{ср}$.

Решение:

Сила, действующая на плечо охотника, является силой отдачи. Согласно третьему закону Ньютона, сила отдачи, действующая на ружье (и, следовательно, на плечо охотника), равна по модулю и противоположна по направлению силе, которая разгоняет дробь в стволе.

Для нахождения средней силы, действующей на дробь, воспользуемся вторым законом Ньютона в импульсной форме. Изменение импульса тела равно импульсу силы, действующей на него:

$F \cdot t = \Delta p$

где $\text{F}$ – средняя сила, действующая на дробь, $\text{t}$ – время её движения в стволе, $\Delta p$ – изменение импульса дроби.

Изменение импульса дроби равно разности её конечного и начального импульсов:

$\Delta p = p - p_0 = m \cdot v - m \cdot v_0$

Так как начальная скорость дроби равна нулю ($v_0 = 0$), то изменение её импульса равно конечному импульсу:

$\Delta p = m \cdot v$

Тогда формула для нахождения силы, действующей на дробь, примет вид:

$F = \frac{m \cdot v}{t}$

Средняя сила, действующая на плечо охотника ($F_{ср}$), по модулю равна этой силе: $F_{ср} = F$.

Подставим числовые значения в систему СИ:

$F_{ср} = \frac{0,04 \text{ кг} \cdot 300 \text{ м/с}}{0,05 \text{ с}} = \frac{12 \text{ кг} \cdot \text{м/с}}{0,05 \text{ с}} = 240 \text{ Н}$

Ответ: средняя сила, действующая на плечо охотника, равна 240 Н.