En projektil som vägde 8 kg i horisontell flygning med en hastighet v = 250 m/s på en höjd h = 30 m exploderade i 2 fragment. Den mindre med massan m1 = 2 kg flög vertikalt uppåt med en hastighet v1 = 100 m/s. Hur långt ifrån varandra kommer fragmenten att falla från varandra? Försumma luftmotståndet.
Uppgift 10244. Detaljlösning med en kort redogörelse för de villkor, formler och lagar som används i lösningen, härledning av beräkningsformel och svar. Om du har några frågor angående lösningen, skriv gärna. Jag försöker hjälpa till.
Produktbeskrivning: en projektil som vägde 8 kg, som flög i horisontell riktning med en hastighet v = 250 m/s på en höjd h = 30 m, exploderade i 2 fragment. Det mindre fragmentet har en massa m1 = 2 kg och flög vertikalt uppåt med en hastighet v1 = 100 m/s.
För att lösa problemet är det nödvändigt att hitta avståndet mellan anslagspunkterna för två projektilfragment.
För att göra detta kan du använda lagen om energibevarande och rörelselagen för en kropp som kastas vertikalt uppåt.
Från lagen om bevarande av energi för ett mindre fragment kan vi få den maximala lyfthöjden h1 som det kommer att nå:
m1 * g * h1 + (1/2) * m1 * v1^2 = (1/2) * m1 * u1^2,
där g är tyngdaccelerationen, u1 är fragmentets hastighet när det faller till marken.
Från rörelselagen för en kropp som kastas vertikalt uppåt, kan man få tiden för kroppens flykt tills den faller till marken:
h1 = (1/2) * g * t^2,
där t är flygtiden.
Från lagen om kroppsrörelse i horisontell riktning kan man få flygtiden för en projektil tills den går sönder i fragment:
t = d/v,
där d är den sträcka som projektilen tillryggalagt tills den går sönder i fragment.
Således kan vi uttrycka avståndet mellan fragmentens anslagspunkter i termer av avståndet som projektilen tillryggalagt och flygtiden för det mindre fragmentet:
D = v * t + u1 * t = v * (d / v) + u1 * sqrt(2h1 / g).
Genom att ersätta kända värden får vi:
D = 250 * (d / 250) + 100 * sqrt(2 * 30 / 9,81) ≈ 2056 m.
Svar: avståndet mellan punkterna där fragmenten föll är cirka 2056 meter.
***
8 kg projektilen är en solid kropp som kan användas som ammunition till olika typer av vapen. I horisontell flygning rör den sig i en rak linje utan att ändra höjd eller lutningsvinkel. I det här fallet är projektilens hastighet en viktig parameter som bestämmer dess energi och slagkraft. Beroende på vilken typ av vapen och vilken uppgift som behöver lösas kan olika modifieringar av projektiler användas. Det är dock viktigt att komma ihåg att användningen av vapen och ammunition måste följa säkerhetsföreskrifter och lagstiftning.
***