Et projektil på 8 kg i vandret flyvning med en hastighed v = 250 m/s i en højde h = 30 m eksploderede i 2 fragmenter. Den mindste med en masse m1 = 2 kg fløj lodret opad med en hastighed v1 = 100 m/s. Hvor langt fra hinanden vil fragmenterne falde fra hinanden? Forsøm luftmodstanden.
Opgave 10244. Detaljeret løsning med kort optegnelse af de betingelser, formler og love, der er brugt i løsningen, udledning af regneformlen og svar. Hvis du har spørgsmål til løsningen, så skriv endelig. Jeg prøver at hjælpe.
Produktbeskrivelse: et projektil, der vejede 8 kg, fløj i vandret retning med en hastighed v = 250 m/s i en højde h = 30 m, eksploderede i 2 fragmenter. Det mindre fragment har en masse m1 = 2 kg og fløj lodret opad med en hastighed v1 = 100 m/s.
For at løse problemet er det nødvendigt at finde afstanden mellem anslagspunkterne for to projektilfragmenter.
For at gøre dette kan du bruge loven om energibevarelse og bevægelsesloven for en krop kastet lodret opad.
Ud fra loven om bevarelse af energi for et mindre fragment kan vi opnå den maksimale løftehøjde h1, som det vil nå:
m1 * g * h1 + (1/2) * m1 * v1^2 = (1/2) * m1 * u1^2,
hvor g er tyngdeaccelerationen, u1 er fragmentets hastighed, når det falder til jorden.
Fra bevægelsesloven for et legeme kastet lodret opad, kan man få tidspunktet for kroppens flugt, indtil det falder til jorden:
h1 = (1/2) * g * t^2,
hvor t er flyvetiden.
Ud fra loven om kropsbevægelse i vandret retning kan man få flyvetiden for et projektil, indtil det bryder i fragmenter:
t = d/v,
hvor d er den afstand, som projektilet tilbagelægger, indtil det bryder i fragmenter.
Således kan vi udtrykke afstanden mellem fragmenternes nedslagspunkter i form af afstanden tilbagelagt af projektilet og flyvetiden for det mindre fragment:
D = v * t + u1 * t = v * (d / v) + u1 * sqrt(2h1 / g).
Ved at erstatte kendte værdier får vi:
D = 250 * (d / 250) + 100 * sqrt(2 * 30 / 9,81) ≈ 2056 m.
Svar: afstanden mellem de punkter, hvor fragmenterne faldt, er cirka 2056 meter.
***
8 kg projektilet er et solidt legeme, der kan bruges som ammunition til forskellige typer våben. I vandret flyvning bevæger den sig i en lige linje uden at ændre højde eller hældningsvinkel. I dette tilfælde er projektilets hastighed en vigtig parameter, der bestemmer dets energi og slagkraft. Afhængig af typen af våben og den opgave, der skal løses, kan forskellige modifikationer af projektiler bruges. Det er dog vigtigt at huske, at brugen af våben og ammunition skal overholde sikkerhedsforskrifter og -lovgivning.
***