Разрыв фейерверка на осколки
5/10Фейерверк массой \(m=2\) кг стартует после мгновенной работы двигателя с горизонтальной поверхности, летит вертикально вверх и разрывается в высшей точке траектории на множество осколков, которые летят во всевозможных направлениях с одинаковыми по величине скоростями. Высота точки разрыва \(H=65\) м. На землю осколки падают в течение \(\tau=10\) с.
Найдите начальную скорость \(V_0\) фейерверка.
Найдите суммарную кинетическую энергию \(K\) осколков сразу после взрыва.
Ускорение свободного падения \(g=10\) м/с\(^2\). Сопротивление воздуха считайте пренебрежимо малым.
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаФейерверк в высшей точке останавливается, так что первый пункт решается через энергию подъёма на высоту \(H\). Для второго пункта сравните время падения осколков с временем падения тела, брошенного вниз с той же скоростью.
Ответ1) \(V_0=10\sqrt{13}\approx 36\,\text{м/с}\); 2) \(K=2500\,\text{Дж}\).
Решение1) \(V_0=\sqrt{2gH}=\sqrt{2\cdot 10\cdot 65}=10\sqrt{13}\approx 36\,\text{м/с}\).
2) Осколки разлетаются с одинаковой по модулю скоростью, поэтому суммарная кинетическая энергия равна \(K=\dfrac{m}{2}\left(\dfrac{g\tau}{2}\right)^2\), где \(\dfrac{g\tau}{2}\) — скорость осколков сразу после взрыва. Подставляя \(m=2\) кг, \(g=10\) м/с\(^2\), \(\tau=10\) с, получаем \(K=\dfrac{2}{2}\left(\dfrac{10\cdot 10}{2}\right)^2=2500\) Дж.
Похожие задачи
- Мишень Санкт-Петербургская 2017/18, 9 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 9 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 10 кл.
- Два броска на одну дальность Росатом 2018/19, 11 кл.
- Бросок с балкона «Покори Воробьёвы горы!» 2018/19, 10–11 кл.
- Мяч, отбитый теннисистом Физтех 2019/20, 9 кл.