2018-10-12
Винтовка массой 3 кг подвешена на двух параллельных нитях в горизонтальном положении. При выстреле в результате отдачи она откачнулась вверх на 19,6 см. Масса пули 10 г. Определить скорость, с которой вылетела пуля.
Решение:
До выстрела пуля и винтовка находились в состоянии покоя, следовательно, сумма количеств движения системы винтовка — пуля равнялась нулю. При выстреле винтовка и пуля начали взаимодействовать через пороховые газы, в результате чего они стали перемещаться в различных направлениях со скоростями $v$ и $v_{1}$. На основании закона сохранения количества движения сумма количеств движения системы винтовка — пуля не изменится после их взаимодействия:
$Mv + mv_{1} = 0$, откуда $v_{1} = - \frac{M}{m} v$.
Начав двигаться со скоростью $v$ при отдаче, винтовка получила запас кинетической энергии за счет энергии пороховых газов, благодаря этому винтовка поднялась на высоту $h$. На основании закона сохранения и превращения энергии запишем равенство:
$\frac{Mv^{2} }{2} = Mgh; v = \sqrt{2gh}$.
Следовательно, $v_{1} = - \frac{M}{m} \sqrt{2gh}; v_{1} \approx 588 м/с$.