Задачи › Сопротивление среды

Сопротивление воздуха для пули

  1. Сопротивление воздуха для пули

    МОШ 1996/97, 10 кл.
    4/10

    Оцените отношение силы сопротивления воздуха к силе тяжести для пули, вылетевшей из ствола пистолета. Скорость пули \(u = 500\) м/с, её диаметр \(d = 7\) мм, масса пули \(m = 9\) г. Плотность воздуха \(\rho = 1{,}3\) кг/м\(^3\).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(\dfrac{F_{\text{с}}}{mg} = \dfrac{\rho u^2\pi d^2}{8mg} \approx 70\).

    Решение

    Пуля, двигаясь в воздухе, приводит в движение со скоростью, примерно равной её собственной, воздух в объёме, через который она только что пролетела. За малый промежуток времени пуля проходит некоторый путь \(L\). Объём воздуха, «заметённого» пулей, примерно равен произведению сечения пули на пройденный ею путь, а масса равна произведению этого объёма на плотность воздуха: \(M = \rho L\pi d^2/4\).

    Движущийся со скоростью \(u\) воздух приобретает кинетическую энергию \(W = Mu^2/2\). Эта энергия равна работе, которую совершает пуля, преодолевая сопротивление воздуха: \(A = F_{\text{с}}L\), где \(F_{\text{с}}\) — сила сопротивления. Отсюда можно легко получить оценку отношения силы сопротивления воздуха к силе тяжести для пули: \[\dfrac{F_{\text{с}}}{mg} = \dfrac{A}{mgL} = \dfrac{W}{mgL} = \dfrac{\rho u^2\pi d^2}{8mg} \approx 70.\] Отметим, что сила сопротивления воздуха превышает вес пули почти в 100 раз!

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи