Вопрос задан 28.01.2025 в 21:09. Предмет Физика. Спрашивает Алексеев Дима.

Камень массой 1 кг брошен со скоростью 3 м/с под углом 30 градусов к горизонту: Определите изменение импульса камня за время его полёта. Со всеми пояснениями!!!

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Галанов Дима.

Для того чтобы определить изменение импульса камня за время его полёта, рассмотрим движение камня в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Дано:

  • Масса камня m=1кгm = 1 \, \text{кг}
  • Начальная скорость камня v0=3м/сv_0 = 3 \, \text{м/с}
  • Угол броска α=30\alpha = 30^\circ
  • Ускорение свободного падения g=9,8м/с2g = 9{,}8 \, \text{м/с}^2

1. Разложим начальную скорость на компоненты

Скорость можно разложить на горизонтальную и вертикальную составляющие:

  • Горизонтальная составляющая начальной скорости: v0x=v0cosαv_{0x} = v_0 \cdot \cos \alpha
  • Вертикальная составляющая начальной скорости: v0y=v0sinαv_{0y} = v_0 \cdot \sin \alpha

Подставим значения:

v0x=3cos30=3322,6м/сv_{0x} = 3 \cdot \cos 30^\circ = 3 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 2{,}6 \, \text{м/с} v0y=3sin30=30,5=1,5м/сv_{0y} = 3 \cdot \sin 30^\circ = 3 \cdot 0{,}5 = 1{,}5 \, \text{м/с}

2. Определим время полёта камня

Так как движение симметрично, камень достигает максимальной высоты и затем возвращается вниз. Время подъёма равно времени спуска, и общее время полёта составляет T=2tподъёмаT = 2 \cdot t_{\text{подъёма}}.

Для вертикального движения используем формулу:

vy=v0ygtподъёма=0v_{y} = v_{0y} - g \cdot t_{\text{подъёма}} = 0

Отсюда:

tподъёма=v0yg=1,59,80,153сt_{\text{подъёма}} = \frac{v_{0y}}{g} = \frac{1{,}5}{9{,}8} \approx 0{,}153 \, \text{с}

Полное время полёта:

T=2tподъёма20,153=0,306сT = 2 \cdot t_{\text{подъёма}} \approx 2 \cdot 0{,}153 = 0{,}306 \, \text{с}

3. Рассчитаем изменение импульса

Импульс p\vec{p} — это произведение массы на скорость: p=mv\vec{p} = m \cdot \vec{v}.

В начале полёта импульс равен:

p0=mv0=1(v0x,v0y)=(2,6,1,5)кгм/с\vec{p_0} = m \cdot \vec{v_0} = 1 \cdot (v_{0x}, v_{0y}) = (2{,}6, 1{,}5) \, \text{кг} \cdot \text{м/с}

В конце полёта камень возвращается к той же высоте, но его вертикальная скорость меняет знак, поскольку камень движется вниз. Значит, конечная скорость:

vкон=(v0x,v0y)=(2,6,1,5)м/с\vec{v_{\text{кон}}} = (v_{0x}, -v_{0y}) = (2{,}6, -1{,}5) \, \text{м/с}

Соответственно, конечный импульс:

pкон=mvкон=1(2,6,1,5)=(2,6,1,5)кгм/с\vec{p_{\text{кон}}} = m \cdot \vec{v_{\text{кон}}} = 1 \cdot (2{,}6, -1{,}5) = (2{,}6, -1{,}5) \, \text{кг} \cdot \text{м/с}

4. Найдём изменение импульса

Изменение импульса Δp\Delta \vec{p} — это разность между конечным и начальным импульсами:

Δp=pконp0=(2,6,1,5)(2,6,1,5)\Delta \vec{p} = \vec{p_{\text{кон}}} - \vec{p_0} = (2{,}6

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос