Задача. Снаряд, летящий горизонтально со скоростью 80 м/с разорвался на высоте 30 м на два равных осколка. Один из осколок упал точно над местом взрыва. Какова будет скорость второго осколка и в каком направлении он будет двигаться? Задание 2: Преобразуйте данную задачу в практико-прикладную, обеспечивающую достижение результатов, определенных ФГОС СОО.

Рассмотрим решение задачи по физике и затем преобразуем её в практико-прикладную деятельность, соответствующую требованиям ФГОС СОО. **Решение задачи (подробно и с объяснениями):** 1. **Дано:** - Начальная скорость снаряда: \( v_0 = 80\,м/с \) - Высота взрыва: \( h = 30\,м \) - Взрыв произошёл на высоте 30 м - Один осколок упал точно над местом взрыва (то есть его горизонтальная координата не изменилась) - Осколки разорваны на два равных по массе осколка - Требуется найти: скорость второго осколка и его направление. 2. **Анализ ситуации:** - Первое, что важно понять — это горизонтальная компонента скорости. Начальная скорость — 80 м/с, она была горизонтальной, так как снаряд летел горизонтально. - В момент взрыва высота — 30 м. Время падения с этой высоты определяется по уравнению: \[ h = \frac{1}{2} g t^2 \] где \( g \approx 9,8\,м/с^2 \). - Находим время падения: \[ t = \sqrt{\frac{2h}{g}} = \sqrt{\frac{2 \times 30}{9,8}} \approx \sqrt{\frac{60}{9,8}} \approx \sqrt{6,12} \approx 2,47\,с \] 3. **Положение осколков:** - Перед взрывом снаряд двигался горизонтально со скоростью 80 м/с. - В момент взрыва его горизонтальная координата — \( x_0 = v_0 \times t_{во время взрыва} \). Поскольку снаряд летел равномерно и начальная точка условно равна нулю, то его горизонтальная координата в момент взрыва — \( x_{взрыв} \). - После взрыва: - Осколок, упавший прямо над местом взрыва, имел бы горизонтальную скорость, которая сохраняется, поскольку горизонтальное движение не подвержено влиянию силы тяжести. - Время падения у обоих осколков одинаковое, потому что высота и условия совпадают. 4. **Значения для второго осколка:** - Поскольку первый осколок упал точно на место взрыва, его горизонтальная скорость после взрыва равна нулю относительно вертикальной оси, а значит, он остался на месте (разве что нес значительную горизонтальную скорость при взрыве, но там она равна скорости снаряда — 80 м/с). - Второй осколок, разорвавшись, получит какую-то вертикальную и горизонтальную компоненты скорости. Чтобы пройти в сторону от места взрыва, его горизонтальная компонента скорости должна отличаться от нулевой. 5. **Модель для второго осколка:** - Поскольку осколки равны по массе и разрыв — это, предположительно, мгновенное событие, то по закону сохранения импульса в горизонтальной плоскости сумма горизонтальных скоростей до и после разрыва равна исходной скорости снаряда. - Первому осколку: горизонтальная скорость — \( v_{1x} = 0 \) (факт, что он упал прямо над взрывом) - Второму осколку: горизонтальная компонента скорости — \( v_{2x} \) - Тогда, по сохранению импульса: \[ m \times v_0 = m \times v_{1x} + m \times v_{2x} \] \[ 80\,м/с = 0 + v_{2x} \Rightarrow v_{2x} = 80\,м/с \] - Вертикально осколки получили одинаковое вертикальное ускорение — свободное падение. 6. **Расчёт скорости второго осколка:** - Он получает горизонтальную скорость \( v_{2x} = 80\,м/с \) - Вертикальную скорость в момент взрыва (до разрыва она же равна скорости снаряда, горизонтальной): После разрыва вертикальная скорость у обоих осколков: \[ v_{vertical} = g \times t = 9.8 \times 2.47 \approx 24.2\,м/с \] Но нужно учитывать, что изначально вертикальная скорость в момент взрыва равна 0, так как снаряд летел горизонтально, а вертикальная компонента возникает из-за свободного падения. - В момент разрушения: вертикальная компонента скорости — 0 (начальная вертикальная скорость равна нулю), а вертикальная скорость в момент падения — получена при ускорении: \[ v_{vertical, при падении} = g \times t \approx 24.2\,м/с \] - Итак, итоговая скорость второго осколка в момент падения — комбинация горизонтальной и вертикальной: \[ v_{итог} = \sqrt{v_{2x}^2 + v_{vertical}^2} = \sqrt{(80)^2 + (24.2)^2} \approx \sqrt{6400 + 585} \approx \sqrt{6985} \approx 83.6\,м/с \] - Направление: вектор суммы. Он движется под углом: \[ \theta = \arctan \left( \frac{v_{vertical}}{v_{2x}} \right) = \arctan \left( \frac{24.2}{80} \right) \approx 16.9^\circ \] — вверх от горизонта (если смотреть со стороны горизонтальной оси). **Ответ:** - **Скорость второго осколка:** примерно 83.6 м/с. - **Направление:** под углом около 17° вверх от горизонта, в сторону, противоположную падению первого осколка (то есть, в горизонтальном плане — со скорости 80 м/с в сторону, противоположную первому осколку, если учитывать начальную горизонтальную скорость — но в условии больше информации о направлениях не дано, предполагается, что он движется в сторону, противоположную первому). --- ### Практико-прикладная деятельность, отвечающая требованиям ФГОС СОО **Цель:** сформировать у обучающихся навыки применения физических знаний к решению жизненных задач и моделированию реальных ситуаций. --- **Практическое задание:** 1. **Инструкция:** Представьте, что вы работаете в отделе безопасности или инженерно-технической службы, ответственном за мониторинг и профилактику взрывных ситуаций или аварийных случаев с техникой и оборудованием в производственных условиях. 2. **Задача:** — Проанализировать ситуацию, связанную с разрывом аппаратуры или снаряда на высоте 30 м при горизонтальном движении. — Определить возможные скорости и направления движущихся частей осколков, чтобы моделировать их поведение при аварийных ситуациях. 3. **Практическая деятельность включает:** — Исследование условий разрыва и свободного падения через расчёты времени падения. — Моделирование поведения осколков на основе сохранения импульса и законов движения. — Разработку рекомендаций по предотвращению травм и повреждений в случае опасных разрывов. 4. **Результаты работы:** — Создание модели или схемы распространения осколков после разрыва при разной высоте и скорости. — Практическое применение знаний физики для оценки потенциальных рисков и разработки мер безопасности. --- **Итог:** такой подход помогает не только закрепить знания по физике, но и развить навыки анализа, моделирования и принятия решений в реальных профессиональных ситуациях, что полностью соответствует современным требованиям ФГОС СОО.