质量为 3 kg 的枪发射一颗质量为 30 g 的子弹。子弹穿过枪管需要 0.003 s,并获得 100 m/s 的速度。计算
(i) 枪的后坐速度。
(ii) 由于枪的后坐力作用于枪手上的力
枪的质量 $m_1=3\ kg$
子弹的质量 $m_2=30\ g=0.03\ kg$
子弹的速度 $v_2=100\ m/s$
(i) 设 $v_1$ 为枪的后坐速度。
根据动量守恒定律
$m_1\times v_1=m_2\times v_2$
或 $3\times v_1=0.03\times 100$
或 $v_1=\frac{3}{3}$
或 $v=1\ m/s$
因此,枪以 $1\ m/s$ 的速度后坐
(ii) 初始速度 $u=0$
最终速度 $v=1\ m/s$
时间 $t=0.003\ s$
因此,加速度 $a=\frac{v-u}{t}$
或 $a=\frac{1-0}{0.003}$
或 $a=\frac{1000}{3}\ m/s^2$
因此,力 $F=ma$ [牛顿第二运动定律]
或 $F=3\ kg\times\frac{1000}{3}\ m/s^2$
或 $F=1000\ N$
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