Dane:
md = 584 kg
mp = 4 kg
vp = 420
η = 20% = 0,2
Z zasady zachowania pędu:
Zwrot wektora prędkości pocisku i wektora prędkości działka są przeciwne, więc należy zapisać:
Na działko działa niezrównoważona siła oporu, więc z drugiej zasady dynamiki porusza się ono ruchem jednostajnie opóźnionym:
Wiemy, że:
czyli:
Czas trwania ruchu wyznaczamy z:
Drogę w ruchu jednostajnie opóźnionym z prędkością początkową zapisujemy jako:
Co razem daje:
Odpowiedź:
Skorzystaj z zasady zachowania pędu – pęd na początku jest równy zero (zarówno pocisk, jak i działko są nieruchome), a końcowy pęd to suma pędu pocisku i pędu działka. Zwróć uwagę, wektory prędkości pocisku i działka są zwrócone przeciwnie – jedno z nich należy wziąć ze znakiem minus. Na działko działa niezrównoważona siła oporu, więc porusza się ono ruchem jednostajnie opóźnionym, gdzie wartość siły oporu jest równa iloczynowi masy działka i jego przyspieszenia. Siła oporu to także 20% siły ciężkości (iloczynu masy i przyspieszenia ziemskiego). Wykorzystująca wzory na prędkość i drogę w ruchu jednostajnie opóźnionym z prędkością początkową wyznacz najpierw z pierwszej równości czas, a następnie wstaw go do drugiego wyrażenia. Wyrażenie uzupełnij o wzór na prędkość działka oraz przyspieszenie.