Vaakalennossa 8 kg painava ammus nopeudella v = 250 m/s korkeudella h = 30 m räjähti kahdeksi sirpaleeksi. Pienempi, jonka massa oli m1 = 2 kg, lensi pystysuoraan ylöspäin nopeudella v1 = 100 m/s. Kuinka kauas sirpaleet putoavat toisistaan? Jätä ilmanvastus huomioimatta.
Tehtävä 10244. Yksityiskohtainen ratkaisu, jossa lyhyt selvitys ratkaisussa käytetyistä ehdoista, kaavoista ja laeista, laskentakaavan johtaminen ja vastaus. Jos sinulla on kysyttävää ratkaisusta, kirjoita. yritän auttaa.
Tuotekuvaus: 8 kg painava ammus, joka lensi vaakasuunnassa nopeudella v = 250 m/s korkeudella h = 30 m, räjähti 2 sirpaleeksi. Pienemmän fragmentin massa on m1 = 2 kg ja se lensi pystysuunnassa ylöspäin nopeudella v1 = 100 m/s.
Ongelman ratkaisemiseksi on tarpeen löytää kahden ammuksen fragmentin törmäyspisteiden välinen etäisyys.
Tätä varten voit käyttää energian säilymisen lakia ja pystysuoraan ylöspäin heitetyn kappaleen liikelakia.
Energian säilymisen laista pienemmälle fragmentille voimme saada suurimman nostokorkeuden h1, jonka se saavuttaa:
m1 * g * h1 + (1/2) * m1 * v1^2 = (1/2) * m1 * u1^2,
missä g on painovoiman kiihtyvyys, u1 on sirpaleen nopeus putoaessaan maahan.
Pystysuoraan ylöspäin heitetyn kappaleen liikkeen laista voidaan saada kehon lentoaika siihen asti, kun se putoaa maahan:
h1 = (1/2) * g * t^2,
missä t on lentoaika.
Kehon vaakasuuntaisen liikkeen laista voidaan saada ammuksen lentoaika, kunnes se hajoaa palasiksi:
t = d/v,
missä d on matka, jonka ammus kulkee, kunnes se hajoaa paloiksi.
Siten voimme ilmaista sirpaleiden törmäyspisteiden välisen etäisyyden ammuksen kulkeman matkan ja pienemmän palasen lentoajan mukaan:
D = v * t + u1 * t = v * (d / v) + u1 * sqrt(2t1 / g).
Kun tunnetut arvot korvataan, saadaan:
D = 250 * (d / 250) + 100 * sqrt (2 * 30 / 9,81) ≈ 2056 m.
Vastaus: sirpaleiden putoamispisteiden välinen etäisyys on noin 2056 metriä.
***
8 kg:n ammus on vankka runko, jota voidaan käyttää erityyppisten aseiden ammuksena. Vaakalennossa se liikkuu suorassa linjassa muuttamatta korkeutta tai kaltevuuskulmaa. Tässä tapauksessa ammuksen nopeus on tärkeä parametri, joka määrää sen energian ja iskuvoiman. Aseen tyypistä ja ratkaistavasta tehtävästä riippuen voidaan käyttää erilaisia ammusten muunnelmia. On kuitenkin tärkeää muistaa, että aseiden ja ammusten käytössä tulee noudattaa turvallisuusmääräyksiä ja lainsäädäntöä.
***