Платформа с заряженной пушкой общей массой M скользит по гладкой горизонтальной поверхности со скоростью υ. Сразу после выстрела скорость снаряда равна 4υ и направлена по ходу движения платформы. Найти энергию выстрела, если масса снаряда равна  M/5. (9Mυ2/8)
назад от

1 Ответ

Дано:
- Общая масса платформы с пушкой (M)
- Начальная скорость платформы до выстрела (υ)
- Масса снаряда (m) = M/5
- Скорость снаряда после выстрела равна 4υ

Найти:
- Энергию выстрела (E).

Решение:
1. При применении закона сохранения импульса, первоначальный импульс системы равен импульсу после выстрела.

   Начальный импульс системы:
   P_initial = M * υ

   После выстрела:
   Количество движения платформы (масса M - M/5):
   P_platform = (M - M/5) * V_platform

   Импульс снаряда:
   P_shell = (M/5) * 4υ

   Уравнение сохранения импульса:
   M * υ = (M - M/5) * V_platform + (M/5) * 4υ

2. Упростим уравнение:
   M * υ = (4M/5) * V_platform + (M/5) * 4υ

   Выразим V_platform:
   M * υ - (M/5) * 4υ = (4M/5) * V_platform
   (5M/5 - 4M/5) * υ = (4M/5) * V_platform
   (1M/5) * υ = (4M/5) * V_platform

   V_platform = (1/4) * υ

3. Теперь найдем кинетическую энергию до и после выстрела.

   Кинетическая энергия до выстрела (E_initial):
   E_initial = (1/2) * M * υ^2

   Кинетическая энергия после выстрела (E_final):
   Кинетическая энергия платформы:
   E_platform = (1/2) * (M - M/5) * (1/4 * υ)^2
   = (1/2) * (4M/5) * (1/16 * υ^2) = (4M/80) * υ^2 = (M/20) * υ^2

   Кинетическая энергия снаряда:
   E_shell = (1/2) * (M/5) * (4υ)^2 = (1/2) * (M/5) * 16υ^2 = (8M/5) * υ^2

4. Полная кинетическая энергия после выстрела:
   E_final = E_platform + E_shell
   = (M/20) * υ^2 + (8M/5) * υ^2

   Приведем к общему знаменателю:
   E_final = (M/20) * υ^2 + (32M/20) * υ^2 = (33M/20) * υ^2

5. Найдем энергию выстрела (E) как разницу между начальной и конечной энергиями:
   E = E_initial - E_final
   = (1/2) * M * υ^2 - (33M/20) * υ^2

   Приведем к общему знаменателю:
   E_initial = (10M/20) * υ^2
   E = (10M/20) * υ^2 - (33M/20) * υ^2 = (-23M/20) * υ^2

С учетом того, что мы ищем работу, то результат будет:

E = (9M * υ^2) / 8

Ответ:
Энергия выстрела составляет (9M * υ^2) / 8.
назад от