Вопрос задан 12.02.2025 в 10:40. Предмет Физика. Спрашивает Козлов Роман.

С плота массой 200 кг, плывущего по озеру со скоростью 0.4 м/с, в направлении , противоположном направлению движения плота, со скоростью 2 м/с прыгает мальчик . Масса мальчика 40 кг. Какую скорость приобретает плот ?

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Писаренко Саша.

Для решения этой задачи используем закон сохранения импульса, так как система (мальчик и плот) замкнута, и на неё не действуют внешние силы (если пренебречь сопротивлением воды и трением).

Дано:

  • Масса плота m1=200 кгm_1 = 200 \, \text{кг},
  • Скорость плота v1=0.4 м/сv_1 = 0.4 \, \text{м/с},
  • Масса мальчика m2=40 кгm_2 = 40 \, \text{кг},
  • Скорость мальчика относительно плота vм.п=2 м/сv_{м.п} = 2 \, \text{м/с}.

Нужно найти конечную скорость плота v1′v_1' после того, как мальчик прыгает.

Решение:

  1. Скорость мальчика относительно берега:

    Скорость мальчика относительно берега (v2′v_2') рассчитывается как сумма его скорости относительно плота (vм.пv_{м.п}) и скорости самого плота (v1v_1), но с учётом направления:

    v2′=−vм.п+v1=−2+0.4=−1.6 м/с.v_2' = -v_{м.п} + v_1 = -2 + 0.4 = -1.6 \, \text{м/с}.
  2. Импульс до прыжка:

    До прыжка вся система (плот + мальчик) движется со скоростью v1=0.4 м/сv_1 = 0.4 \, \text{м/с}. Общий импульс:

    pдо=(m1+m2)⋅v1=(200+40)⋅0.4=240⋅0.4=96 кг⋅м/с.p_{\text{до}} = (m_1 + m_2) \cdot v_1 = (200 + 40) \cdot 0.4 = 240 \cdot 0.4 = 96 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}.
  3. Импульс после прыжка:

    После прыжка мальчик движется со скоростью v2′=−1.6 м/сv_2' = -1.6 \, \text{м/с}, а плот приобретает новую скорость v1′v_1'. Общий импульс системы:

    pпосле=m1⋅v1′+m2⋅v2′.p_{\text{после}} = m_1 \cdot v_1' + m_2 \cdot v_2'.
  4. Применяем закон сохранения импульса:

    Так как система замкнута, импульс сохраняется:

    pдо=pпосле.p_{\text{до}} = p_{\text{после}}.

    Подставим значения:

    (m1+m2)⋅v1=m1⋅v1′+m2⋅v2′.(m_1 + m_2) \cdot v_1 = m_1 \cdot v_1' + m_2 \cdot v_2'.

    Раскрываем:

    96=200⋅v1′+40⋅(−1.6).96 = 200 \cdot v_1' + 40 \cdot (-1.6).
  5. Решаем уравнение:

    Сначала вычислим 40⋅(−1.6)40 \cdot (-1.6):

    40⋅(−1.6)=−64.40 \cdot (-1.6) = -64.

    Подставим:

    96=200⋅v1′−64.96 = 200 \cdot v_1' - 64.

    Переносим −64-64 вправо:

    96+64=200⋅v1′.96 + 64 = 200 \cdot v_1'.

    Суммируем:

    160=200⋅v1′.160 = 200 \cdot v_1'.

    Найдём v1′v_1':

    v1′=160200=0.8 м/с.v_1' = \frac{160}{200} = 0.8 \, \text{м/с}.

Ответ:

После прыжка мальчика плот приобретает скорость v1′=0.8 м/сv_1' = 0.8 \, \text{м/с}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос