Сопротивление воздуха для пули
4/10Оцените 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\(\dfrac{F_{\text{с}}}{mg} = \dfrac{\rho u^2\pi d^2}{8mg} \approx 70\).
РешениеПуля, 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!
Похожие задачи
- Шарик в вязкой жидкости «Шаг в будущее» 2018/19, 9 кл.
- Падение тела: график скорости «Бельчонок» 2021/22, 11 кл.
- Мяч после удара «Газпром» 2021/22, 10 кл.
- Кучевое облако «Надежда энергетики» 2023/24, 8 кл.
- Ускорение в верхней точке траектории Росатом 2024/25, 9 кл.
- Ускорение в верхней точке траектории Росатом 2024/25, 10 кл.