На платформе установлена безоткатная пушка, из которой производится выстрел вдоль железного пути под углом 45° к горизонту. Определить начальную скорость снаряда, если после выстрела платформа откатилась на 2 м. Масса платформы с пушкой 2*10^4 кг, масса снаряда 10 кг. Коэффициент трения между колёсами платформы и рельсами 0,002.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Изначально импульс системы (платформа с пушкой и снаряд) равен нулю, так как система покоится.
После выстрела импульс системы остается равным нулю, так как внешних сил, изменяющих импульс системы, нет.
Импульс снаряда после выстрела равен: p = m*v, где m - масса снаряда, v - его скорость.
Импульс платформы после выстрела равен: P = M*V, где M - масса платформы с пушкой, V - скорость отката платформы.
Таким образом, справедливо равенство: PV = pv.
Учитывая, что при стрельбе платформа откатилась на 2 м, то можно записать, что откат платформы равен: V*t = 2, где t - время движения платформы после выстрела.
Также известно, что сила трения Fтр = μ * N, где μ - коэффициент трения, N - нормальная реакция.
Из второго закона Ньютона следует, что Fтр = M*a, где a - ускорение платформы после выстрела.
Также известно, что скорость снаряда можно записать как v = v₀*cos(45°), где v₀ - начальная скорость снаряда.
Подставим все полученные уравнения и преобразования:
Ma t = μ(M + m)g t, Ma t = mv₀, v₀ = M*a / m.
Таким образом, начальная скорость снаряда равна v₀ = (M*a) / m. Остаётся решить систему уравнений и выразить a через величины из условия задачи.
Для решения задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Изначально импульс системы (платформа с пушкой и снаряд) равен нулю, так как система покоится.
После выстрела импульс системы остается равным нулю, так как внешних сил, изменяющих импульс системы, нет.
Импульс снаряда после выстрела равен: p = m*v, где m - масса снаряда, v - его скорость.
Импульс платформы после выстрела равен: P = M*V, где M - масса платформы с пушкой, V - скорость отката платформы.
Таким образом, справедливо равенство: PV = pv.
Учитывая, что при стрельбе платформа откатилась на 2 м, то можно записать, что откат платформы равен: V*t = 2, где t - время движения платформы после выстрела.
Также известно, что сила трения Fтр = μ * N, где μ - коэффициент трения, N - нормальная реакция.
Из второго закона Ньютона следует, что Fтр = M*a, где a - ускорение платформы после выстрела.
Также известно, что скорость снаряда можно записать как v = v₀*cos(45°), где v₀ - начальная скорость снаряда.
Подставим все полученные уравнения и преобразования:
Ma t = μ(M + m)g t,
Ma t = mv₀,
v₀ = M*a / m.
Таким образом, начальная скорость снаряда равна v₀ = (M*a) / m. Остаётся решить систему уравнений и выразить a через величины из условия задачи.