Question

Определить глубину, на которую необходимо погрузить в воду воздушный пистолет калибра d=7,0 мм, чтобы при нажатии на спусковой крючок выстрел не произошел. длина ствола пистолета l=22 см. масса пули m=7,0 г, а ее скорость в момент вылета из ствола при выстреле в воздухе v=27 м/с.

Answer 1

Для решения данной задачи, нам потребуется использовать закон сохранения энергии. Изначально, пистолет находится в покое, а затем при нажатии на спусковой крючок, пуля приобретает скорость и вылетает из ствола. Для того чтобы выстрел не произошел, необходимо, чтобы пуля не вышла из ствола.

По закону сохранения энергии, сумма кинетической и потенциальной энергии тела должна оставаться постоянной.

Кинетическая энергия (В) тела определяется формулой:
B = (mv^2)/2,

где m - масса пули,
v - скорость пули.

Потенциальная энергия (В0) определяется в данном случае находится в момент, когда пуля находится в стволе пистолета. Потенциальная энергия равна работе силы, с которой давит на нее столб воды, перемещенной вниз.
В0 = Fh,

где F - сила давления столба воды,
h - глубина погружения водного столба.

Итак, если выстрел не произошел, то кинетическая энергия должна быть равна нулю:
B = 0.
(7.0 * v^2)/2 = 0,
7.0 * v^2 = 0,
v^2 = 0.

Таким образом, скорость пули должна быть равна нулю, чтобы выстрел не произошел. Однако, скорость пули известна и равна 27 м/с, что не равно нулю. Значит, при данной скорости пули выстрел произойдет.

Вывод: Для того чтобы выстрел не произошел, нужно, чтобы пуля не обладала начальной (скоростью) кинетической энергией. Это возможно только если пуля находится в состоянии покоя, т.е. не вышла из ствола.