Question

Австрийский автомат Steyr AUG A1 стреляет пулями массой 9,5 г, а патроны имеют пороховой заряд 4 г. Начальная скорость пули – 992 м/с. Определи потери энергии в окружающую среду при выстреле одной пули. Удельная теплота сгорания пороха – 3,8 МДж/кг.

Answer 1

Кинетическая энергия пули:

Ek = m₁*V²/2 = 0,095*992² / 2 ≈ 36 900 Дж

Выделится при сгорании пороха:

Q = m₂*q = 0,004*3,8*10⁶ ≈ 15 200 Дж = 15,2 кДж

Answer 2

Для определения потерь энергии в окружающую среду при выстреле одной пули необходимо рассчитать изменение кинетической энергии пули и потери энергии на нагревание газов в стволе оружия.

1. Рассчитаем кинетическую энергию пули: Масса пули, m = 9.5 г = 0.0095 кг Начальная скорость пули, v = 992 м/с

Кинетическая энергия пули вычисляется по формуле: E_kin = (1/2) * m * v^2

E_kin = (1/2) * 0.0095 кг * (992 м/с)^2 ≈ 4693.76 Дж

2. Рассчитаем энергию, потраченную на сжигание пороха в одном патроне: Масса порошка в одном патроне, m_p = 4 г = 0.004 кг Удельная теплота сгорания пороха, Q = 3.8 МДж/кг = 3.8 * 10^6 Дж/кг

Энергия, потраченная на сжигание порошка в одном патроне: E_powder = m_p * Q

E_powder = 0.004 кг * 3.8 * 10^6 Дж/кг = 15200 Дж

3. Теперь рассчитаем потери энергии в окружающую среду. При выстреле пули, газы сгорания порошка расширяются и нагревают ствол оружия, тем самым потеряв часть своей энергии.

Предположим, что все потери энергии связаны только с нагреванием газов и окружающей среды (нерассмотренными остаются, например, звуковые волны и трение).

Допустим, x процентов энергии от заряда патрона теряется на нагревание газов в стволе.

Тогда потери энергии на нагревание газов и окружающей среды составят: E_losses = x * E_powder

4. Подберем x, используя информацию о кинетической энергии пули, которая равна 4693.76 Дж (по результатам расчетов в первом пункте):

4693.76 Дж = x * 15200 Дж x = 4693.76 Дж / 15200 Дж ≈ 0.309

Таким образом, около 30.9% от энергии заряда патрона теряется на нагревание газов и окружающей среды при выстреле одной пули.

Мы можем рассчитать и абсолютные потери энергии:

E_losses = 0.309 * 15200 Дж ≈ 4693.76 Дж

Таким образом, потери энергии в окружающую среду при выстреле одной пули составляют примерно 4693.76 Дж.