Какова скорость бруска сразу после вылета из него пули, если брусок массой М=2кг движется по горизонтальной шероховатой поверхности с коэффициентом трения 0,1, а пуля массой M0=10г вылетает со скоростью V0=500м/с? Кроме того, каково ускорение бруска после вылета из него пули, и как построить график зависимости скорости бруска от времени после этого события? Также, как определить путь, пройденный бруском за время tост/2, где tост - время движения бруска с момента вылета пули до остановки, и какое количество теплоты выделится при пробивании пулей бруска?

Физика 10 класс Законы сохранения импульса и энергии скорость бруска пуля трение масса ускорение график скорости путь бруска тепло физика 10 класс механика Новый

Для решения задачи, давайте поэтапно разберем все необходимые шаги.

1. Скорость бруска сразу после вылета пули

Сначала используем закон сохранения импульса. Импульс системы до вылета пули равен импульсу системы после вылета пули. Запишем уравнение:

• Импульс до: P_initial = M * V_brusok
• Импульс после: P_final = M * V_brusok' + M0 * V0

Где:

• M - масса бруска (2 кг)
• M0 - масса пули (0,01 кг)
• V0 - скорость пули (500 м/с)
• V_brusok' - скорость бруска после вылета пули.

Принимаем, что брусок изначально был в покое, значит V_brusok = 0. Подставим значения в уравнение:

0 = M * V_brusok' + M0 * V0

Теперь выразим V_brusok':

M * V_brusok' = -M0 * V0

V_brusok' = -M0 * V0 / M

Подставим значения:

V_brusok' = -(0,01 кг * 500 м/с) / 2 кг = -2,5 м/с

Знак минус указывает на то, что брусок движется в противоположном направлении относительно направления вылета пули.

2. Ускорение бруска после вылета пули

Теперь найдем ускорение бруска. Учитываем, что на брусок действует сила трения, которая направлена против его движения. Сила трения F_tr будет равна:

F_tr = μ * N, где N = M * g (нормальная сила).

• μ - коэффициент трения (0,1)
• g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²)

Тогда:

N = 2 кг * 9,81 м/с² = 19,62 Н

F_tr = 0,1 * 19,62 Н = 1,962 Н

Теперь найдем ускорение a бруска:

F = M * a, где F - сила, действующая на брусок. Мы имеем:

F_tr = M * a

Тогда:

a = F_tr / M = 1,962 Н / 2 кг = 0,981 м/с²

Ускорение будет отрицательным, поскольку оно направлено против движения:

a = -0,981 м/с²

3. Построение графика зависимости скорости бруска от времени

Скорость бруска изменяется с течением времени по формуле:

V(t) = V_brusok' + a * t

Где V_brusok' = -2,5 м/с и a = -0,981 м/с². Таким образом, у нас получится линейная зависимость, которая будет пересекать ось времени в момент, когда скорость станет равной нулю:

0 = -2,5 м/с - 0,981 м/с² * t

t_ост = 2,5 м/с / 0,981 м/с² ≈ 2,55 с

График будет представлять собой прямую линию, начинающуюся с точки (-2,5; 0) и заканчивающуюся в точке (0; 2,55).

4. Путь, пройденный бруском за время tост/2

Для нахождения пути, пройденного бруском, используем формулу:

S = V_brusok' * t + (1/2) * a * t²

где t = t_ост / 2 = 2,55 с / 2 = 1,275 с.

Подставляем значения:

S = -2,5 м/с * 1,275 с + (1/2) * (-0,981 м/с²) * (1,275 с)²

Вычисляем:

S ≈ -3,1875 м - 0,5 * 0,981 * 1,625625 ≈ -3,1875 м - 0,798 ≈ -3,9855 м

Путь будет положительным, так как мы рассматриваем абсолютное значение, то S ≈ 3,99 м.

5. Количество теплоты, выделившееся при пробивании пулей бруска

Количество теплоты Q, выделившееся при пробивании, можно найти по формуле:

Q = (M0 * V0²) / 2

Подставляем значения:

Q = (0,01 кг * (500 м/с)²) / 2 = (0,01 * 250000) / 2 = 1250 Дж.

Таким образом, количество теплоты, выделившееся при пробивании, составляет 1250 Дж.

Теперь мы рассмотрели все необходимые аспекты задачи. Если у вас есть дополнительные вопросы, не стесняйтесь задавать их!