Střela o hmotnosti 8 kg v horizontálním letu rychlostí v = 250 m/s ve výšce h = 30 m se rozbila na 2 střepiny. Menší o hmotnosti m1 = 2 kg letěl kolmo vzhůru rychlostí v1 = 100 m/s. Jak daleko od sebe budou úlomky padat? Zanedbávejte odpor vzduchu.
Úloha 10244. Podrobné řešení se stručným záznamem podmínek, vzorců a zákonitostí použitých při řešení, odvození výpočtového vzorce a odpovědi. Pokud máte nějaké dotazy k řešení, napište. Snažím se pomáhat.
Popis produktu: střela o hmotnosti 8 kg, letící ve vodorovném směru rychlostí v = 250 m/s ve výšce h = 30 m, rozbitá na 2 úlomky. Menší úlomek má hmotnost m1 = 2 kg a letěl kolmo vzhůru rychlostí v1 = 100 m/s.
K vyřešení problému je nutné najít vzdálenost mezi body dopadu dvou úlomků střely.
K tomu můžete využít zákon zachování energie a zákon pohybu tělesa vrženého svisle vzhůru.
Ze zákona zachování energie pro menší fragment můžeme získat maximální výšku zdvihu h1, které dosáhne:
m1 * g * h1 + (1/2) * m1 * v1^2 = (1/2) * m1 * u1^2,
kde g je gravitační zrychlení, u1 je rychlost úlomku při pádu na zem.
Ze zákona pohybu tělesa vrženého svisle vzhůru lze získat dobu letu tělesa, dokud nespadne na zem:
h1 = (1/2) * g * t^2,
kde t je doba letu.
Ze zákona pohybu tělesa v horizontálním směru lze získat dobu letu projektilu, dokud se nerozbije na fragmenty:
t = d / v,
kde d je vzdálenost, kterou střela urazí, dokud se nerozbije na úlomky.
Můžeme tedy vyjádřit vzdálenost mezi body dopadu úlomků pomocí vzdálenosti, kterou střela urazí, a doby letu menšího úlomku:
D = v * t + u1 * t = v * (d / v) + u1 * sqrt (2h1 / g).
Dosazením známých hodnot dostaneme:
D = 250 * (d / 250) + 100 * sqrt (2 * 30 / 9,81) ≈ 2056 m.
Odpověď: vzdálenost mezi body, kam úlomky dopadly, je přibližně 2056 metrů.
***
Střela 8 kg je pevné tělo, které lze použít jako náboje do různých typů zbraní. Při horizontálním letu se pohybuje přímočaře bez změny výšky nebo úhlu sklonu. V tomto případě je rychlost střely důležitým parametrem, který určuje její energii a sílu dopadu. Podle typu zbraně a úkolu, který je potřeba řešit, lze použít různé modifikace střel. Je však důležité pamatovat na to, že použití zbraní a střeliva musí být v souladu s bezpečnostními předpisy a legislativou.
***