Вопрос школьника
Пуля массой 10 г влетает в доску толщиной 5 см со скоростью 800 м/с и вылетает из нее со скоростью 100 м/с. Определить среднюю силу сопротивления доски.
Ответ от учителя
Для определения средней силы сопротивления доски необходимо воспользоваться законом сохранения энергии. При входе пули в доску ее кинетическая энергия превращается в работу силы сопротивления, которая противодействует движению пули. При выходе пули из доски ее кинетическая энергия снова превращается в работу силы сопротивления, но уже в обратном направлении.
Из закона сохранения энергии следует, что работа силы сопротивления равна изменению кинетической энергии пули:
A = ΔE_k
где A — работа силы сопротивления, ΔE_k — изменение кинетической энергии пули.
Изменение кинетической энергии пули можно выразить через ее начальную и конечную скорости:
ΔE_k = (m*v_1^2)/2 — (m*v_2^2)/2
где m — масса пули, v_1 — начальная скорость пули, v_2 — конечная скорость пули.
Подставляя значения, получаем:
ΔE_k = (0,01*800^2)/2 — (0,01*100^2)/2 = 360 Дж
Таким образом, работа силы сопротивления равна 360 Дж.
Средняя сила сопротивления можно определить, разделив работу на путь, пройденный пулей внутри доски:
F = A/d
где F — средняя сила сопротивления, d — толщина доски.
Подставляя значения, получаем:
F = 360/0,05 = 7200 Н
Таким образом, средняя сила сопротивления доски равна 7200 Н.
