Egy katona vízszintesen tartott, 1,2 kg tömegű fegyveréből kilő egy 10 g tömegű golyót 600 m/s sebességgel. A lövés ideje 0,002 s. a) Mekkora sebességgel rúg vissza a fegyver? b) Mekkora erőhatás éri ekkor a katonát?

Az 1. megelőzött.

Ha ez sima matekpélda, azt kiszámolhatod, de ha a való életben érő erőhatás érdekel, na az nem ilyen egyszerű matek.

Pl.: revolvernél nem mindegy a markolat anyaga sem, sőt a csőtengyely helyzete sem, lást Chiappa Rino , ahol az alsó töltényűr sül el, nem a felső. Van-e kompenzátor a csövön és ha van milyen? ...

A visszarúgás sebessége nem függ a fegyvertől. Az impulzusmegmaradás akkor is érvényes, ha a fegyverben bármilyen belső mozgások vannak. A csillapítások vagy a golyó felgyorsulásának körülményei csak az időbeli eloszlást változtatják meg.

Ha több idő van az impulzus elnyelésére, akkor kisebb erő is elegendő. A fegyver kevésbé terheli meg a vállat.

Az "a" kérdés egyébként korrektül úgy hangzana:

a) Mekkora sebességgel rúg vissza a fegyver, ha a lövés időtartama alatt elhanyagolható a katona válla által gyakorolt erő hatása?

A kezdeti lendület 0, ezért a lendületmegmaradás miatt

1200 v - 10 x 600 = 0, ebből

v = 5 m/s

(Mint azt 3. helyesen írta, ez csak akkor igaz, ha a katona által a lövés közben kifejtett erőhatás elhanyagolható, hiszen ha stabilan fogja a fegyvert, akkor ő is kap a lendületből, sőt ha olyan keményen fogja a puskát, mintha egy satu lenne, akkor a Föld egésze nyeli el a lendületet, és akkor a sebesség gyakorlatilag 0.)

Azzal a feltételezéssel, hogy a lövés ideje alatt a katona megállítja a visszarúgást, Newton törvényének általános alakját felírva

F = ∆ (mv) / ∆t = 5 x 1,2 / 0,002 = 3000 N

(mindent kg-ban, méterben és s-ban számolva N-ban kapjuk az erőt)

#4

Amikor az első kommentet írtam, én is így számoltam volna.

De rájöttem, hogy a "ha a katona által a lövés közben kifejtett erőhatás elhanyagolható" és a "lövés ideje alatt a katona megállítja a visszarúgást" ellentmond egymásnak. Bár a fizikatanár valószínűleg a 4-es számítást várja el.

Viszont, ha másképp nézzük, a fegyver átlagsebessége a lövés ideje alatt (0+5)/2=2,5m/s=2500mm/s. A 0,002s alatt megtett út 5mm.

5mm elmozduláshoz a puskatus kb, a bőr alatti zsírréteget nyomja össze, ezért mondhatjuk, hogy az első feltétel (a katona által a lövés közben kifejtett erőhatás elhanyagolható) inkább igaz.

A puska megállításának nagy része ezután következik. Ha ismernénk egy összetett rugóállandót puskatus párnázatára, a kulcscsontra és a váll izomzatára, akkor ebből lehetne erőt számolni.

A kérdéshez.

Nézzétek a lány arcát, a lövés után! :)

https://www.youtube.com/watch?v=GlS-yOZdh2A

Aki lepontozta az első válaszom, sosem látott lőfegyvert és sejtelme sincs arról, mi történik a folyamatban.

A felrobbanő lőpor rövid idő alatt, de nem egyetlen időpontban fejti ki energiáját, a lövedék is fokozatosan gyorsul fel és az energia nagy része elvész, mert a lövedék elhagyja már a fegyvercsövet, amikor a kémiai reakció még mindig folyik és az így keletkező gázok akadálytalanul elhagyják előre a fegyvercsövet.

Az energia egy része a lövedék felgyorsítására megy el, a hátrafelé ható erő egy részét elnyeli a hátrafelé mozgó zárszerkezet.

Ennek egy része forgó mozgássá alakul, amikor a zárszerkezet ezzel kidobja a már üressé vált hüvelyt.

A závárzat hátrafelé mozgása nem koppanóra történik, hanem egy rugó kinetikus energiája tárolja és ezt az energiát felhasználja a tárból felugró újabb lövedéknek a töltényűrbe való tolásával, amely munkavégzés formájában hasznosul.

Ezen kívül is történik energialeadás, például a lőpor nem csak előre és hátra fejt ki erőt, a csőben, hanem oldalra is nyomást gyakorol, ezzel elveszi az energia egy részét, továbbá a csőszájfék, vagy a hangtompító hatása is számít, illetve a legnagyobb mértékben függ a keletkező energia mennyisége a lőpor kémiai reakciójától, amely az összetevőitől függ, a lövedék sebessége, meg egyéb körülményektől, mint mondjuk a robbanás kémiai reakciójának a sebessége.

Aztán a lövedék és a fegyvercső átmérője közötti különbség,mert az nem egyforma és bármilyen kicsiny is a rés, ott a lőporgázok átszivárognak, kopott cső esetén sokkal jobban, mint új fegyvernél, na meg a huzagolás, amely a lövedéket forgó mozgásra kényszeríti az előre történő mozgás közben és a súrlódás hatására az energia egy része felmelegedés következtében kivonódik a folyamatból.

Ott van még a lőporgázok kaotikus kavarodása, mint tényező, hiszen a lőpor felrobbanása egy folyamat és az égés, illetve a robbanás sem nulla ideig tart, a gázok egy része folyamatosan ég a csőben, sőt egy kisebb részük még akkor is, amikor a fegyvercsövet már elhagyta.

Na persze a lőpor mennyisége alapmérték kellene, hogy legyen, meg a hatásfoka úgy általában a robbanásnak, vagy a fegyvercső hossza, meg mit tudom én, nem vagyok fegyverszakértő, csak lőttem már, meg szedtem szétés raktam össze fegyvereket, szóval ezekből az adatokból ugyan semmit meg nem lehet tudni a fegyver mozgásáról, hátralökődéséról.

Egész más történik, ha a fegyver kellően meg van olajozva, mint ha nincs, mert ez csökkenti, vagy növeli a zárszerkezet súrlódását, vagy a keletkező forgómozgásoknak a fegyverre leadott hatását, amely a fegyver elmozdulásáért felelős.