Какую скорость получит железнодорожная платформа с установленным на ней орудием после выстрела, если масса платформы с орудием составляет 3,5 тонны, масса снаряда равна 50 кг, начальная скорость снаряда направлена горизонтально вдоль железнодорожного пути и равна 400 м/с, а коэффициент трения равен 0,2?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса скорость платформы физика 11 класс закон сохранения импульса масса платформы масса снаряда коэффициент трения горизонтальная скорость выстрел орудия движение платформы расчет скорости Новый

Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать закон сохранения импульса и учитывать влияние силы трения на движение платформы после выстрела.

Шаг 1: Определение начального импульса системы.

Сначала найдем начальный импульс системы, который состоит из платформы и снаряда. Импульс определяется как произведение массы на скорость.

• Масса платформы с орудием: 3,5 тонны = 3500 кг.
• Масса снаряда: 50 кг.
• Начальная скорость снаряда: 400 м/с.

Так как платформа до выстрела не движется, ее скорость равна 0 м/с. Таким образом, начальный импульс системы равен:

Импульс = Масса снаряда * Скорость снаряда + Масса платформы * Скорость платформы = 50 кг * 400 м/с + 3500 кг * 0 м/с = 20000 кг·м/с.

Шаг 2: Определение импульса после выстрела.

После выстрела снаряд покидает платформу, и платформа начинает двигаться в противоположном направлении. Пусть скорость платформы после выстрела равна v.

После выстрела общий импульс системы будет равен:

Импульс = Масса снаряда * Скорость снаряда + Масса платформы * Скорость платформы = 50 кг * 400 м/с + 3500 кг * v.

Согласно закону сохранения импульса, начальный импульс равен конечному импульсу:

20000 кг·м/с = 20000 кг·м/с + 3500 кг * v.

Шаг 3: Решение уравнения для v.

Перепишем уравнение:

20000 = 20000 + 3500v.

Теперь вычтем 20000 из обеих сторон:

0 = 3500v.

Таким образом, v = 0 м/с. Это означает, что платформа не получает скорости в результате выстрела, если не учитывать трение.

Шаг 4: Учет силы трения.

Теперь нужно учесть силу трения, которая будет действовать на платформу после выстрела. Сила трения определяется как:

F_тр = m * g * коэффициент трения,

где m - масса платформы, g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Сила трения будет равна:

F_тр = 3500 кг * 9,81 м/с² * 0,2 = 6867 Н.

Шаг 5: Определение замедления платформы.

Теперь найдем замедление платформы:

a = F_тр / m = 6867 Н / 3500 кг ≈ 1,96 м/с².

Поскольку платформа начинает движение с нулевой скоростью, она будет замедляться под действием силы трения. Если бы платформа получила скорость, то она бы замедлялась до остановки.

Вывод:

В данной задаче платформа не получает скорости после выстрела, если не учитывать трение. Однако, учитывая силу трения, платформа будет замедляться, и ее конечная скорость будет равна 0 м/с, если не будет приложена дополнительная сила.