Какую скорость приобретает лодка, если охотник стреляет с лёгкой неподвижной лодки? - коротко
При выстреле из огнестрельного оружия с лёгкой неподвижной лодки, лодка приобретает скорость в направлении, противоположном движению снаряда. Данное явление является прямым следствием закона сохранения импульса. Поскольку до выстрела вся система — лодка, охотник, оружие и снаряд — находится в состоянии покоя, её суммарный импульс равен нулю. После выстрела, чтобы сохранить этот нулевой суммарный импульс, лодка и находящийся на ней охотник получают импульс, равный по величине импульсу вылетевшего снаряда, но противоположный по направлению, что и приводит к её движению.
Лодка приобретает скорость в направлении, противоположном выстрелу. Это обусловлено законом сохранения импульса.
Какую скорость приобретает лодка, если охотник стреляет с лёгкой неподвижной лодки? - развернуто
Скорость, приобретаемая лодкой при выстреле охотником с её борта, является прямым следствием действия фундаментального физического закона — закона сохранения импульса. Этот принцип гласит, что в замкнутой системе, на которую не действуют внешние силы, полный импульс сохраняется неизменным. В данном случае система состоит из лодки, охотника, ружья и патрона (до выстрела).
До выстрела вся система находится в состоянии покоя относительно воды, следовательно, её суммарный импульс равен нулю. Когда охотник производит выстрел, пуля выбрасывается из ствола с высокой скоростью в одном направлении, приобретая значительный импульс. Для того чтобы общий импульс системы остался равным нулю, лодка вместе с охотником и ружьём должна приобрести импульс равной величины, но противоположного направления. Это явление известно как отдача.
Математически это можно выразить следующим образом. Пусть $m_п$ — масса пули, а $vп$ — её скорость после выстрела. Пусть $M{лод+ох}$ — суммарная масса лодки, охотника и ружья, а $V_{лод}$ — скорость, которую приобретает лодка. Согласно закону сохранения импульса: $0 = m_п \cdot vп + M{лод+ох} \cdot V_{лод}$
Отсюда можно выразить скорость лодки: $V_{лод} = -\frac{m_п \cdot vп}{M{лод+ох}}$
Отрицательный знак указывает на то, что направление движения лодки будет противоположно направлению полёта пули.
Величина скорости, которую приобретает лодка, зависит от нескольких ключевых факторов:
- Масса пули ($m_п$): Чем больше масса пули, тем больший импульс она передаёт системе, и, соответственно, тем выше будет скорость отдачи лодки.
- Скорость пули ($v_п$): Чем выше начальная скорость пули (дульная скорость), тем сильнее будет отдача и, как следствие, выше скорость лодки.
- Суммарная масса лодки, охотника и ружья ($M_{лод+ох}$): Эта величина находится в знаменателе формулы, что означает обратную зависимость. Чем больше общая масса лодки с охотником, тем меньшую скорость она приобретёт. Именно поэтому упоминание "лёгкой" лодки существенно: малая масса лодки приводит к более заметному движению при отдаче.
Таким образом, лодка приобретёт определённую скорость в направлении, противоположном выстрелу, и её величина будет прямо пропорциональна импульсу пули и обратно пропорциональна общей массе лодки с охотником. Это мгновенная скорость, которая затем будет постепенно уменьшаться из-за сопротивления воды.