Открытый банк ФИПИ · условие и решение задания
Ответ: pср ≈ 4,7 · 10⁸ Па.
Модель. Снаряд начинает движение в стволе из покоя; система отсчёта связана с неподвижным орудием и Землёй. Ось x направим вдоль ствола к дульному срезу. На снаряд действуют сила давления газов по x, вес и реакция стенок. Трения нет. Влиянием тяжести на разгон пренебрегаем: даже её максимальная работа mgl намного меньше конечной кинетической энергии.
Площадь поперечного сечения снаряда и ствола диаметра d:
S = πd²4.
Мгновенная сила давления F(x) = p(x)S. Вдоль ствола второй закон Ньютона имеет вид max = p(x)S. Давление может меняться, поэтому удобнее применить теорему о кинетической энергии. Под средним давлением понимаем среднее по пройденному пути, для которого работа газов равна pср · S · l:
pср · S · l = mv²2.
Выражаем искомую величину:
pср = mv²2Sl = 2mv²πd²l.
Подстановка. Переведём величины в СИ: v = 1500 м·с⁻¹, d = 0,045 м, l = 3 м, m = 2 кг.
pср = 2 · 2 кг · (1500 м·с⁻¹)²π · (0,045 м)² · 3 м ≈ 4,716 · 10⁸ Па ≈ 4,7 · 10⁸ Па.
Проверка. S ≈ 1,590 · 10⁻³ м², средняя сила pсрS ≈ 7,5 · 10⁵ Н. Её работа на 3 м равна 2,25 · 10⁶ Дж, что совпадает с mv² · 2⁻¹. Работа тяжести по модулю не превышает 60 Дж, поэтому выбранное пренебрежение оправдано. Атмосферное противодавление также пренебрежимо на фоне найденного значения.
Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании 3C3E97.
Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.
Комментарии к решению
Комментарии видны всем посетителям сайта.
Комментариев пока нет. Будьте первым.
Чтобы оставить комментарий, войдите или зарегистрируйтесь.