Снаряд, летящий по параболе, разорвался в верхней точке траектории на 3 одинаковых осколка. 1 продолжал движение по той же параболе и упал на расстоянии 1 км от орудия. Второй двигался вертикально вниз и упал одновременно с 1. На каком расстоянии от орудия упал 3 осколок?
Согласно закону сохранения импульса векторная сумма импульсов осколков должна равняться импульсу снаряда в момент перед взрывом.
Заметим, что поскольку в условии сказано, что первый осколок продолжал движение по той же параболе, что и снаряд, его вертикальная скорость в верхней точке параболы (то есть в момент сразу после взрыва) равна нулю, так же как и снаряда перед взрывом. Тогда и вертикальная скорость второго осколка сразу после взрыва также равна нулю, об этом свидетельствует указанный в условии факт, что и первый и второй осколок упали одновременно. А как мы знаем, время падения тела с определенной высоты не зависит от массы, а зависит от ускорения земного тяготения и начальной скорости падения. Ускорение земного тяготения для всех тел одинаково, тогда в нашем случае и начальные скорости одинаковы.
Как следует из закона сохранения импульса, тогда и начальная вертикальная скорость третьего осколка равна нулю ибо должна она равняться начальной вертикальной скорости второго осколка, что очевидно из анализа проекций векторов импульсов осколков на ось ОУ. Надо сказать, что приведенный здесь рисунок не отражает действительную ситуацию. После сделанных нами в процессе рассуждений выводов его надо корректировать. Предоставим это тем, кто заинтересуется решением этой задачи. Если будут затруднения - поможем, если обратятся. (Эх, никто не захотел, пришлось нарисовать самому, смотрите внизу)
$MV_{x0}=m_1V_{x1}+m_3V_{x3}$ (1)
Но ведь $m_1=m_3=\frac{M}{3}$, а $V_{x0}=V_{x1}$, тогда (1) принимает вид:
$MV_{x1}=\frac{M}{3}V_{x1}+\frac{M}{3}V_{x3}$
$\frac{2}{3}V_{x1}=\frac{1}{3}V_{x3}$
А теперь займемся проекциями векторов импульсов снаряда и осколков на ось ОХ. Там ведь тоже должен выполняться закон сохранения импульса. Проекция вектора импульса снаряда на ось ОХ должна равняться сумме проекций векторов импульсов осколков на ось ОХ. Очевидно, что проекция импульса второго осколка равна нулю, он ведь падает вертикально вниз. А вот импульсы первого и третьего осколков, как мы установили, направлены горизонтально. Поскольку в условии сказано, что первый осколок продолжал движение по той же параболе (что и снаряд, если бы он не разорвался), то и горизонтальная скорость первого осколка равна горизонтальной скорости снаряда. Если пренебречь сопротивлением воздуха то эти скорости остаются неизменными за все время полета. Можем записать уравнение закона сохранения импульса в проекциях на ось ОХ:
$MV_{x0}=m_1V_{x1}+m_3V_{x3}$ (1)
Но ведь $m_1=m_3=\frac{M}{3}$, а $V_{x0}=V_{x1}$, тогда (1) принимает вид:
$MV_{x1}=\frac{M}{3}V_{x1}+\frac{M}{3}V_{x3}$
$\frac{2}{3}V_{x1}=\frac{1}{3}V_{x3}$
$V_{x3}=2V_{x1}$ (2)
Таким образом, горизонтальна скорость третьего осколка в два раза больше горизонтальной скорости первого осколка. Стало быть, падая с такой же высоты, как и первый осколок, третий осколок пролетит расстояние в два раза больше. Согласно условию первый осколок пролетел после разрыва снаряда 500 метров, тогда третий пролетит 1000 метров и упадет на расстоянии 1500 метров от орудия.


Почему V0x=V1x?
ОтветитьУдалитьПотому, что в условии сказано, что первый осколок продолжил движение ПО ТОЙ ЖЕ ПАРАБОЛЕ. Чтобы двигаться по той же параболе тело должно обладать теми же скоростями по вертикали и горизонтали.
УдалитьТакой еще вопрос: в условии первый упал на расстоянии 1 км, а если (как Вы пишете) V3x=2V1x, то тогда не 1500 м получается, а 2000...
УдалитьНет, все же не 2000. И вот почему. Снаряд разорвался на части на расстоянии 500 метров от орудия по горизонтали. Вот это и есть точка отсчета для расстояний для полета осколков. И если первый осколок после "рождения" пролетел 500 метров, то третий, имея горизонтальную скорость в два раза больше, вертикальную =0, и находясь изначально на той же высоте, пролетит в два раза дальше, то есть не 500, а 1000 метров. Значит, от орудия он пролетит 500+1000=1500
Удалитьа почему начальная скорость 3 осколка тоже равна нулю,ведь это не зависит от положения 2 осколка(это чисто моя логика,я знаю что задача решена правильно,но хочется понять почему так)
ОтветитьУдалитьВ условии сказано: "Первый осколок продолжил движение ПО ТОЙ ЖЕ ПАРАБОЛЕ". Чтобы двигаться по той же параболе тело должно обладать теми же скоростями по вертикали и горизонтали. Кроме того, в условии задачи сказано, что "второй двигался вертикально вниз и упал одновременно с 1." В верхней точке параболы вертикальная скорость первого была равна нулю. Третий, чтобы одновременно упасть с первым, должен иметь такую же вертикальную скорость.
УдалитьУ меня у одного вместо решения картинка, закрывающая его ?!?!?
ОтветитьУдалитьПохоже, да. Попробуйте загрузить полную веб-версию с другого компьютера или дайте ваш еmail, я пришлю вам фото решения
УдалитьЕсли начальная скорость 3 осколка равна нулю, в таком случае как он может двигаться по параболе?
ОтветитьУдалитьМожет! И вот почему. Третий осколок находится на какой-то высоте в верхней части траектории снаряда. У третьего осколка горизонтальная скорость не равна нулю и остается постоянной все время, пока он в воздухе, а вот вертикальная скорость его изначально равна нулю, а затем под воздействием силы земного притяжения она начинает увеличиваться по известному вам закону v=gt Две взаимноперпендикулярные скорости дадут параболу
УдалитьНо ве
ОтветитьУдалитьНо ведь если скорость V2 после разрыва равна нулю, то и её имульс равен нулю, а значит, этого вектора не существует и не получится построить вектор изначального импульса mv0
ОтветитьУдалитьЯ же написал, что приведенный рисунок не отображает действительную ситуацию. Рисунок сделан предварительно, для удобства рассуждений при решении задачи. Эх, придётся все же новый рисунок сделать в конце статьи. Но, сейчас не располагаю временем. Предлагаю моим читателям прислать рисунок, а я его размещу с указанием авторства. Спасибо.
УдалитьЖелающих нарисовать не оказалось. Добавил правильный рисунок внизу
УдалитьСпасибо, теперь понял задачу
УдалитьСпасибо за доброе слово. Обращайтесь.
Удалить