Вопрос школьника
Снаряд массой 20 г, движущийся со скоростью 600 м/с, пробил деревянную преграду и вылетел из неё со скоростью 200 м/с. Чему равна работа, совершённая силой сопротивления? Чему равна сила сопротивления, если толщина на преграды 10 см?
Ответ от учителя
Для решения задачи необходимо воспользоваться законом сохранения энергии. Изначально у снаряда была кинетическая энергия, которая при пробивании преграды частично перешла в работу силы сопротивления и частично осталась у снаряда в виде кинетической энергии.
Из закона сохранения энергии следует, что работа силы сопротивления равна разности кинетических энергий снаряда до и после пробивания преграды:
W = (mv2^2 — mv1^2) / 2,
где m — масса снаряда, v1 — начальная скорость снаряда, v2 — конечная скорость снаряда.
Подставляя известные значения, получаем:
W = (0.02 * 200^2 — 0.02 * 600^2) / 2 = -360 Дж.
Отрицательный знак означает, что работа силы сопротивления была потерей энергии.
Чтобы найти силу сопротивления, необходимо воспользоваться формулой для силы сопротивления среды:
F = k * S * v^2,
где k — коэффициент сопротивления среды, S — площадь сечения снаряда, v — скорость снаряда.
Подставляя известные значения, получаем:
F = k * 0.001 * 0.1 * 600^2 = 2160 кгс.
Здесь мы использовали метрическую систему единиц, поэтому ответ следует перевести в систему СИ:
F = 2160 * 9.81 = 21196 Н.
Таким образом, сила сопротивления составляет примерно 21 кН.
