Каков КПД патрона травматического пистолета «Оса» 18×45 мм с резиновой пулей массой 8,4 г, если скорость пули после выстрела

Объяснение: КПД (коэффициент полезного действия) патрона указывает, какая часть энергии, выделяющейся при сгорании порохового заряда, используется для нанесения повреждений цели. Для расчета КПД необходимо рассчитать энергию, переданную пуле, и сравнить ее с энергией сгорания пороха.

Сначала рассчитаем кинетическую энергию пули. Формула для расчета кинетической энергии: E = (m * v^2) / 2, где m — масса пули, v — скорость пули.

E = (8,4 г * (140 м/с)^2) / 2.

Затем рассчитаем энергию сгорания пороха. Формула: E_порох = (m_порох * Q) / m_пули,
где m_порох — масса порошкового заряда, Q — удельная теплота сгорания пороха, m_пули — масса пули.

E_порох = (0,18 г * 3,8 * 10^6 Дж/кг) / 8,4 г.

Наконец, рассчитаем КПД. Формула: η = E / E_порох,
где η — КПД, E — кинетическая энергия пули, E_порох — энергия сгорания пороха.

η = E / E_порох.

Подставим значения и произведем вычисления.

Решение:
E = (8,4 г * (140 м/с)^2) / 2.
E = 8,4 г * 140^2 м^2/c^2 / 2.
E ≈ 8,4 г * (19600 м^2/c^2) / 2.
E ≈ 329,28 г * м^2/c^2 / 2.
E ≈ 164,64 г * м^2/c^2.

E_порох = (0,18 г * 3,8 * 10^6 Дж/кг) / 8,4 г.
E_порох = 0,18 г * 3,8 * 10^6 Дж/кг / 8,4 г.
E_порох ≈ 684 * 10^3 Дж/кг / 8,4 г.
E_порох ≈ 81,43 * 10^3 г * Дж/кг.

η = E / E_порох.
η = 164,64 г * м^2/c^2 / 81,43 * 10^3 г * Дж/кг.
η ≈ 0,0020.

Ответ: КПД патрона травматического пистолета составляет приблизительно 0,0020 или 0,20%.

Совет: Чтобы лучше понять и запомнить понятие КПД, полезно ознакомиться с другими примерами его применения в различных ситуациях, таких как энергосбережение в быту или преобразование энергии в разных механизмах.

Задание: Рассчитайте КПД патрона с массой пули 6,5 г и скоростью пули 120 м/с при условии, что масса порохового заряда патрона равна 0,15 г, а удельная теплота сгорания пороха составляет 4,2 * 10^6 Дж/кг.