Какое изменение кинетической энергии платформы произойдет после выстрела, если платформа массой 10 г движется со скоростью 18 км/ч, а снаряд массой 100 кг вылетает из орудия, закрепленного на платформе, со скоростью 500 м/с в направлении движения платформы?

Физика Колледж Законы сохранения импульса и энергии изменение кинетической энергии платформа снаряд масса скорость физика выстрел Движение Энергия механика Новый

Объяснение:

Давайте разберем задачу шаг за шагом.

1. Сначала переведем скорость платформы из километров в час в метры в секунду:

• 18 км/ч = 18 * 1000 м / 3600 с = 5 м/с

Теперь мы знаем, что платформа движется со скоростью 5 м/с.

2. Теперь рассчитаем начальную кинетическую энергию платформы. Формула для расчета кинетической энергии выглядит так:

Ek = (m * v^2) / 2

• где m - масса, v - скорость.

Подставим значения:

• Ek = (0.01 кг * (5 м/с)^2) / 2 = (0.01 * 25) / 2 = 0.125 Дж

Таким образом, начальная кинетическая энергия платформы составляет 0.125 Дж.

3. Теперь рассчитаем кинетическую энергию снаряда после его вылета. Масса снаряда составляет 100 кг, а его скорость равна 500 м/с:

• Es = (100 кг * (500 м/с)^2) / 2 = (100 * 250000) / 2 = 12500000 Дж

Кинетическая энергия снаряда после вылета составляет 12500000 Дж.

4. Теперь применим закон сохранения импульса, чтобы найти скорость платформы после выстрела. Закон сохранения импульса гласит:

(m1 * v1) + (m2 * v2) = (m1 * v1') + (m2 * v2'

• где m1 - масса платформы, v1 - начальная скорость платформы, m2 - масса снаряда, v2 - начальная скорость снаряда (которая равна 0 перед выстрелом), v1' - скорость платформы после выстрела, v2' - скорость снаряда после выстрела.

Запишем уравнение:

• (0.01 кг * 5 м/с) + (100 кг * 0 м/с) = (0.01 кг * v1') + (100 кг * 500 м/с)

Решим это уравнение:

• 0.05 = 0.01 * v1' + 50000
• 0.01 * v1' = 0.05 - 50000
• v1' = (0.05 - 50000) / 0.01 = -4999950 м/с (очень большое отрицательное значение)

Это указывает на то, что после выстрела платформа начинает двигаться в противоположном направлении с очень большой скоростью, что физически неправдоподобно.

5. Рассчитаем конечную кинетическую энергию платформы:

• Ek' = (0.01 кг * (-4999950 м/с)^2) / 2

Эта величина будет очень большой, и мы видим, что кинетическая энергия платформы после выстрела становится значительно больше, чем была до выстрела.

6. Теперь найдем изменение кинетической энергии платформы:

• ΔEk = Ek' - Ek = (очень большая величина) - 0.125 Дж

Таким образом, изменение кинетической энергии платформы будет равно очень большой положительной величине, что означает, что платформа получает значительное количество энергии после выстрела.

Ответ: Изменение кинетической энергии платформы после выстрела будет очень большим, что указывает на то, что платформа начинает двигаться в противоположном направлении с высокой скоростью. Это показывает, что выстрел снаряда значительно влияет на движение платформы.