Zadanie Zadanie 5.2.5: Wyznaczenie średniej siły oporu podczas hamowania próbnika w bloku pochłaniającym

Punkty
3 pkt
Dział
Energia i pęd · Pojęcie energii
Trudność
Poziom trudności: średnie
W laboratorium balistycznym testowany jest panel ochronny z pianki metalowej pochłaniającej energię uderzeń. Próbnik stalowy o masie m=50 gm = 50\,\text{g} (0,050 kg0,050\,\text{kg}) wystrzelony poziomo uderza w panel z prędkością v0=300 m/sv_0 = 300\,\text{m/s} i zostaje całkowicie wyhamowany po wniknięciu na głębokość s=15 cms = 15\,\text{cm} (0,15 m0,15\,\text{m}). a) Oblicz początkową energię kinetyczną EkE_k próbnika tuż przed uderzeniem w panel. b) Oblicz średnią wartość siły oporu FopF_{\text{op}} wywieranej przez materiał panelu na hamujący próbnik. c) Oblicz czas trwania hamowania tt próbnika wewnątrz panelu (w milisekundach).

Treść zadania

W laboratorium balistycznym testowany jest panel ochronny z pianki metalowej pochłaniającej energię uderzeń. Próbnik stalowy o masie m=50 gm = 50\,\text{g} (0,050 kg0,050\,\text{kg}) wystrzelony poziomo uderza w panel z prędkością v0=300 m/sv_0 = 300\,\text{m/s} i zostaje całkowicie wyhamowany po wniknięciu na głębokość s=15 cms = 15\,\text{cm} (0,15 m0,15\,\text{m}). a) Oblicz początkową energię kinetyczną EkE_k próbnika tuż przed uderzeniem w panel. b) Oblicz średnią wartość siły oporu FopF_{\text{op}} wywieranej przez materiał panelu na hamujący próbnik. c) Oblicz czas trwania hamowania tt próbnika wewnątrz panelu (w milisekundach). W podpunkcie c przyjmij, że siła oporu ma stałą wartość równą wyznaczonej średniej sile oporu podczas całego hamowania.

Odpowiedź i wynik końcowy

a) Ek=2250 J=2,25 kJE_k = 2250\,\text{J} = 2,25\,\text{kJ} b) Fop=15 000 N=15 kNF_{\text{op}} = 15\,000\,\text{N} = 15\,\text{kN} c) t=0,0010 s=1,0 mst = 0,0010\,\text{s} = 1,0\,\text{ms}