Снаряд вылетает из ствола пушки со скоростью 810 м/с. При этом пушка получает скорость отдачи 7,2 км/ч. Какова масса снаряда, если масса пушки 1,62 т?

Пусть m₁ и υ₀₁ - масса и начальная скорость пушки соответственно; m₂ и υ₀₂ - масса и начальная скорость снаряда соответственно. Тогда m₁ и υ₁ - масса и скорость пушки соответственно (после взаимодействия) ; m₂ и υ₂ - масса и скорость снаряда соответственно (после взаимодействия).

Дано: m₁ = 1,62 т = 1620 кг; υ₀₁ = 0; υ₀₂ = 0; υ₁ = 7,2 км/ч = 2 м/с; υ₂ = 810 м/с.

Найти: m₂ - ?

Решение. В результате взаимодействия, длящегося некоторый интервал времени t, оба тела изменяют скорость своего движения. Поскольку система замкнута (это такая система тел, на которую не действуют внешние силы, а любые изменения состояния этой системы являются результатом действия внутренних сил системы), то причиной изменения скорости являются силы F₁₂ и F₂₁ - внутренние силы системы. Запишем для каждого тела второй закон Ньютона:

-m₁υ₁ - m₁υ₀₁ = F₁₂t; m₂υ₂ - m₂υ₀₂ = F₂₁t

Время взаимодействия t одинаково для обоих тел, а силы взаимодействия согласно третьему закону Ньютона равны по модулю и противоположны по направлению: F₁₂ = - F₂₁. Таким образом:

m₁υ₁ - m₁υ₀₁ = - (-m₁υ₁ - m₂υ₂). После преобразований получаем:

m₁υ₀₁ + m₂υ₀₂ = - m₁υ₁ + m₂υ₂ - закон сохранения импульса ("-"m₁υ₁ так как пушка получила отдачу назад).

1620 * 0 + m₂ * 0 = - 1620 * 2 + m₂ * 810

-3240 + 810m₂ = 0

810m₂ = 3240

m₂ = 4 кг

Ответ: масса снаряда 4 кг.