На горизонтальной поверхности лежит брусок массой 1,5 кг. Пуля летит по горизонтальному направлению и проходит через
На горизонтальной поверхности лежит брусок массой 1,5 кг. Пуля летит по горизонтальному направлению и проходит через брусок. Масса пули составляет 9 г. Перед ударом пуля двигается со скоростью 800 м/с, а после выхода из бруска её скорость уменьшается до 150 м/с. Какое расстояние пройдёт брусок до остановки, если коэффициент трения скольжения бруска о поверхность равен 0,2? При этом пренебречь массой бруска во время удара.
21.12.2023 02:28
Известно, что масса бруска составляет 1,5 кг, масса пули - 9 г (0,009 кг), начальная скорость пули - 800 м/с, а конечная скорость пули - 150 м/с. Пусть скорость бруска после удара равна V.
Можно записать уравнение импульсов:
(масса пули * начальная скорость пули) + (масса бруска * 0) = (масса пули * конечная скорость пули) + (масса бруска * V)
Раскрывая скобки и упрощая уравнение:
(0,009 кг * 800 м/с) = (0,009 кг * 150 м/с) + (1,5 кг * V)
Решаем уравнение для V, чтобы найти скорость бруска после удара:
0,009 кг * 800 м/с - 0,009 кг * 150 м/с = 1,5 кг * V
7,2 кг·м/с - 1,35 кг·м/с = 1,5 кг·V
5,85 кг·м/с = 1,5 кг·V
V ≈ 3,9 м/с
Теперь мы можем использовать уравнение движения для поиска расстояния, которое пройдет брусок до остановки. Уравнение движения без учета массы:
V^2 = V0^2 - 2 * a * s
Где V - конечная скорость бруска (равная 0), V0 - начальная скорость бруска (равная 3,9 м/с), a - ускорение, s - искомое расстояние.
Раскрывая скобки и решая уравнение:
0 = (3,9 м/с)^2 - 2 * a * s
0 = 15,21 м^2/с^2 - 2 * a * s
2 * a * s = 15,21 м^2/с^2
Мы знаем, что сила трения равна μ * m * g, где μ - коэффициент трения скольжения, m - масса бруска, g - ускорение свободного падения.
Так как трение приводит к замедлению движения до остановки, сила трения будет действовать противоположно начальному движению бруска.
Учитывая это, уравнение силы трения можно записать следующим образом:
μ * m * g = m * a
Теперь мы можем использовать это уравнение, чтобы найти ускорение:
μ * m * g = m * a
0,2 * 1,5 кг * 9,8 м/с^2 = 1,5 кг * a
2,94 Н = 1,5 кг * a
a ≈ 1,96 м/с^2
Теперь мы можем использовать найденное ускорение в уравнении движения, чтобы найти искомое расстояние:
0 = (3,9 м/с)^2 - 2 * (1,96 м/с^2) * s
0 = 15,21 м^2/с^2 - 3,92 м/с^2 * s
3,92 м/с^2 * s = 15,21 м^2/с^2
s ≈ 3,88 м
Таким образом, брусок пройдет около 3,88 м до остановки.
Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, полезно обратить внимание на концепцию сохранения импульса и на использование равенства импульсов до и после удара. Также поможет знание уравнения движения для нахождения расстояния.