Вопрос задан 02.02.2025 в 07:01. Предмет Физика. Спрашивает Линевич Евгений.

4. Начинающий ковбой, накинув лассо на бегущего быка, от рывка полетел вперед со скоростью 5 м/с, а скорость быка уменьшилась с 9 до 8 м/с. Какова масса быка, если масса ковбоя составляет 70 кг? 5. На льду стоит ящик с песком. Сдвинется ли ящик, если в нем застрянет пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 500 м/с? Масса ящика равна 25 кг. Если да, то какую скорость приобретет ящик, * Какое значение для решения задачи имеет замечание, что ящик стоит на льду? 6. Тележка массой m1 = 120 кг движется со скоростью V1 = 6 м/с. Человек, бегущий навстречу тележке со скоростью V2 = 2,5 м/с, прыгает на тележку. С какой скоростью V движется после этого тележка, если масса человека m 2 = 60 кг?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Тимофеев Никита.

Рассмотрим решение каждой задачи по очереди.

Задача 4: Ковбой и бык

Условие: Начинающий ковбой, накинув лассо на бегущего быка, полетел вперед со скоростью 5 м/с, а скорость быка уменьшилась с 9 до 8 м/с. Масса ковбоя 70 кг. Требуется найти массу быка.

Для решения воспользуемся законом сохранения импульса, так как в системе ковбой-бык действует только внутренняя сила (рывок при натяжении лассо), а внешние силы можно пренебречь. Это значит, что общий импульс системы до рывка равен общему импульсу системы после рывка.

Обозначим:

  • mковбоя=70m_{\text{ковбоя}} = 70 кг — масса ковбоя;
  • mбыкаm_{\text{быка}} — масса быка (неизвестная величина);
  • Vбыка, до=9V_{\text{быка, до}} = 9 м/с — начальная скорость быка;
  • Vбыка, после=8V_{\text{быка, после}} = 8 м/с — скорость быка после рывка;
  • Vковбоя=5V_{\text{ковбоя}} = 5 м/с — скорость ковбоя после рывка.
  1. Найдем импульсы до и после взаимодействия.

    До рывка:

    pдо=mковбоя0+mбыкаVбыка, до=mбыка9p_{\text{до}} = m_{\text{ковбоя}} \cdot 0 + m_{\text{быка}} \cdot V_{\text{быка, до}} = m_{\text{быка}} \cdot 9

    После рывка:

    pпосле=mковбояVковбоя+mбыкаVбыка, послеp_{\text{после}} = m_{\text{ковбоя}} \cdot V_{\text{ковбоя}} + m_{\text{быка}} \cdot V_{\text{быка, после}}

    Подставляем известные значения:

    pпосле=705+mбыка8p_{\text{после}} = 70 \cdot 5 + m_{\text{быка}} \cdot 8
  2. Приравниваем импульсы:

    mбыка9=705+mбыка8m_{\text{быка}} \cdot 9 = 70 \cdot 5 + m_{\text{быка}} \cdot 8
  3. Решаем уравнение:

    mбыка9mбыка8=350m_{\text{быка}} \cdot 9 - m_{\text{быка}} \cdot 8 = 350 mбыка=350кгm_{\text{быка}} = 350 \, \text{кг}

Ответ: масса быка составляет 350 кг.


Задача 5: Пуля и ящик на льду

Условие: На льду стоит ящик с песком массой 25 кг. В него влетает пуля массой 10 г со скоростью 500 м/с. Требуется определить, сдвинется ли ящик и, если да, найти его скорость после попадания пули.

Примечание о льду: Указание на то, что ящик стоит на льду, важно, так как лед предполагает пренебрежимо малое трение. Это значит, что если пуля передаст ящику импульс, то ящик сможет начать двигаться.

  1. Рассчитаем импульс пули до удара:

    pпули=mпулиVпули=0,01кг500м/с=5кг м/сp_{\text{пули}} = m_{\text{пули}} \cdot V_{\text{пули}} = 0{,}01 \, \text{кг} \cdot 500 \, \text{м/с} = 5 \, \text{кг м/с}
  2. Согласно закону сохранения импульса, этот импульс перейдет ящику с песком, так как трением пренебрегаем.

  3. Определим скорость системы "ящик + пуля" после попадания пули:

    V=pпулиmящика+mпули=525+0,010,2м/сV = \frac{p_{\text{пули}}}{m_{\text{ящика}} + m_{\text{пули}}} = \frac{5}{25 + 0{,}01} \approx 0{,}2 \, \text{м/с}

Ответ: Ящик сдвинется, приобретя скорость около 0,2 м/с.


Задача 6: Тележка и человек

Условие: Тележка массой 120 кг движется со скоростью 6 м/с. Человек массой 60 кг бежит навстречу со скоростью 2,5 м/с и прыгает на тележку. Требуется определить скорость тележки после этого.

Рассмотрим систему "человек + тележка" и применим закон сохранения импульса.

  1. Определим импульсы тележки и человека до прыжка.

    Импульс тележки:

    pтележки=mтележкиVтележки=1206=720кг м/сp_{\text{тележки}} = m_{\text{тележки}} \cdot V_{\text{тележки}} = 120 \cdot 6 = 720 \, \text{кг м/с}

    Импульс человека (поскольку он движется навстречу, его скорость будет с минусом):

    pчеловека=mчеловека(Vчеловека)=60(2,5)=150кг м/сp_{\text{человека}} = m_{\text{человека}} \cdot (-V_{\text{человека}}) = 60 \cdot (-2{,}5) = -150 \, \text{кг м/с}
  2. Найдем суммарный импульс системы до взаимодействия:

    pсистемы=pтележки+pчеловека=720150=570кг м/сp_{\text{системы}} = p_{\text{тележки}} + p_{\text{человека}} = 720 - 150 = 570 \, \text{кг м/с}
  3. После того как человек прыгнул на тележку, их массы объединяются, и они движутся вместе со скоростью VV:

    (mтележки+mчеловека)V=570(m_{\text{тележки}} + m_{\text{человека}}) \cdot V = 570
  4. Решаем уравнение для VV:

    V=570120+60=570180=3,17м/сV = \frac{570}{120 + 60} = \frac{570}{180} = 3{,}17 \, \text{м/с}

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос