【物理题一门反坦克炮瞄准一辆坦克】在物理学习中,涉及运动学和力学的题目常常出现在考试或练习中。下面是一道典型的物理题,围绕“一门反坦克炮瞄准一辆坦克”的情景展开。
题目描述:
一门外口径为105毫米的反坦克炮,以初速度 $ v_0 = 600 \, \text{m/s} $ 发射一枚炮弹,炮弹与水平面夹角为 $ \theta = 30^\circ $。此时,坦克正以速度 $ v_t = 20 \, \text{m/s} $ 向炮口方向移动。假设炮弹发射后,在空中飞行的时间为 $ t = 5 \, \text{s} $,问炮弹是否能击中坦克?如果不能,偏差多少?
解题思路:
这是一个典型的抛体运动问题,同时要考虑坦克的运动。我们需要分别计算炮弹的水平位移和坦克在相同时间内的位移,并比较两者是否一致。
计算步骤:
1. 炮弹的水平初速度分量:
$$
v_{0x} = v_0 \cdot \cos\theta = 600 \cdot \cos(30^\circ) = 600 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 519.62 \, \text{m/s}
$$
2. 炮弹的水平位移:
$$
x_{\text{炮弹}} = v_{0x} \cdot t = 519.62 \cdot 5 \approx 2598.1 \, \text{m}
$$
3. 坦克的位移(向炮口方向移动):
$$
x_{\text{坦克}} = v_t \cdot t = 20 \cdot 5 = 100 \, \text{m}
$$
4. 相对位移差:
$$
\Delta x = x_{\text{炮弹}} - x_{\text{坦克}} = 2598.1 - 100 = 2498.1 \, \text{m}
$$
结论:
炮弹在5秒内飞行的水平距离远大于坦克移动的距离,因此炮弹不会击中坦克。两者的水平距离差为 2498.1 米。
总结表格:
项目 | 数值 | 单位 |
炮弹初速度 | 600 | m/s |
发射角度 | 30° | 度 |
坦克速度 | 20 | m/s |
飞行时间 | 5 | s |
炮弹水平初速度 | 519.62 | m/s |
炮弹水平位移 | 2598.1 | m |
坦克位移 | 100 | m |
相对位移差 | 2498.1 | m |
小结:
本题考察了抛体运动的基本原理以及相对运动的概念。在实际战斗中,反坦克炮需要根据目标的移动速度和方向进行精确调整,否则即使炮弹飞行轨迹正确,也可能因为目标移动而错失命中机会。