2020-12-26
Почему пуля может отрикошетить от поверхности водоема?
Решение:
Многие наблюдали, как камни плоской формы, которым сообщена скорость с большой горизонтальной составляющей и вращение, обеспечивающее сохранение малого наклона плоскости камня к горизонту, при соприкосновении с водой легко отскакивают вверх от воды, иногда несколько раз. Очевидно, что в явлении такого водяного рикошета горизонтальная скорость играет основную роль. При отсутствии горизонтальной скорости плоский тяжелый камень не может отскочить от воды. Многократное рикошетирование свидетельствует о небольшой потере горизонтальной скорости во время соприкосновения с водой. Хорошо известно также рикошетирование снарядов. Так, например, круглое ядро диаметром 0,16 м с начальной скоростью 455 м/с может совершить на воде более 22 рикошетов. В настоящее время в артиллерии иногда намеренно производят стрельбу на рикошетах.
Рикошет возникает из-за действия силы реакции воды при входе тела в воду. Оценим эту силу. Для этого перейдем в систему отсчета, связанную с телом. Тогда на него налетает струя воды плотности $\rho$ со скоростью $v$ в направлении под углом $\alpha$ к поверхности тела. Так как сила, действующая на струю со стороны плоскости, равна скорости изменения проекции импульса $P$ струи на ось y, перпендикулярную к плоскости тела, то $F = \frac{ \Delta P_{y}}{ \Delta t} = \frac{P \sin \alpha }{ \Delta t}$. За время $\Delta t$ на плоскость попадает объем жидкости $V = Sv \Delta t$ с массой $M = \rho V$ и импульсом $P = Mv = \rho Sv^{2} \Delta t$, где $S$ - площадь сечения струи. Поэтому $F = \rho Sv^{2} \sin \alpha$. Для описанного выше ядра, эта сила составляет около 106 Н, что в несколько тысяч раз больше веса ядра.