Question

Снаряд массой 8 кг в горизонтальном полете со скоростью υ = 250 м/с на высоте h = 30 м разорвался на 2 осколка. Меньший из них массой m1 = 2 кг полетел вертикально вверх, со скоростью υ1 = 100 м/с. На каком расстоянии друг от друга упадут осколки? Сопротивлением воздуха пренебречь.

Answer 1

Для начала рассмотрим вертикальное движение меньшего осколка массой 2 кг. Мы знаем, что его начальная скорость составляет 100 м/с вверх.

Мы можем использовать уравнение движения тела, чтобы найти его максимальную высоту h1. Учитывая, что начальная скорость вертикального движения равна нулю (так как осколок движется вверх), мы можем записать уравнение:

v^2 = u^2 + 2as

где v - конечная скорость (равна 0, так как осколок достигнет максимальной высоты и начнёт падать), u - начальная скорость равняется 100 м/с, s - пройденное расстояние (равно h1), a - ускорение (равно ускорению свободного падения g).

Подставляя известные значения в уравнение, получаем:

0 = (100 м/с)^2 + 2 * (-9.8 м/с^2) * h1

0 = 10000 м^2/с^2 - 19.6 м/с^2 * h1

19.6 м/с^2 * h1 = 10000 м^2/с^2

h1 = 10000 м^2/с^2 / 19.6 м/с^2

h1 ≈ 510,20 м

Таким образом, максимальная высота меньшего осколка составляет приблизительно 510,20 м.

Теперь рассмотрим горизонтальное движение снаряда массой 8 кг и большего осколка массой m2.

Для расстояния между осколками по горизонтали будем использовать факт, что время полета обоих осколков одинаково. Поскольку сопротивление воздуха не учитывается, горизонтальное движение снаряда будет равномерным.

Мы можем использовать уравнение для равномерного движения, чтобы найти время полета t:

s = ut + (1/2)at^2

где s - пройденное расстояние (равно расстоянию между осколками), u - начальная скорость, a - ускорение (равно нулю для равномерного движения), t - время полета.

Поскольку ускорение равно нулю, уравнение упрощается до:

s = ut

Таким образом, расстояние между осколками можно найти, зная время полета и начальную горизонтальную скорость снаряда.

Первым делом найдем время полета t, используя начальную скорость 250 м/с и вертикальное расстояние 30 м (максимальная высота):

s = ut

30 м = 250 м/с * t

t = 30 м / 250 м/с

t = 0,12 с

Теперь мы можем найти горизонтальное расстояние между осколками, используя время полета t и начальную скорость 250 м/с:

s = ut

s = 250 м/с * 0,12 с

s = 30 м

Таким образом, осколки упадут на расстоянии 30 м от друг друга.

В итоге, расстояние между осколками составит приблизительно 30 м.