Шарик массой 100 г свободно упал на горизонтальную площадку, имея в момент удара скорость 10 м/с. Скорость направлена вдоль вертикали. Считая, что в момент отскока шарик имел скорость скорость 10 м/с (абсолютно упругий удар), найдите изменение его импульса и рассчитайте среднюю силу удара. Удар длился 0,01с.

Помогите решить, пожалуйста.

Задача заключается в расчете изменения импульса и средней силы удара при абсолютно упругом столкновении шарика с горизонтальной площадкой. Рассмотрим решение поэтапно:

1. Определим начальные данные:

• Масса шарика $m = 100 \, \text{г} = 0.1 \, \text{кг}$,
• Скорость перед ударом $v_{\text{нач}} = 10 \, \text{м/с}$,
• Скорость после удара $v_{\text{кон}} = -10 \, \text{м/с}$ (отрицательная, так как скорость направлена вверх после удара),
• Время удара $\Delta t = 0.01 \, \text{с}$.

2. Изменение импульса

Импульс объекта рассчитывается по формуле:

• Начальный импульс $p_{\text{нач}} = m \cdot v_{\text{нач}} = 0.1 \cdot 10 = 1 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}$,
• Конечный импульс $p_{\text{кон}} = m \cdot v_{\text{кон}} = 0.1 \cdot (-10) = -1 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}$.

Изменение импульса $\Delta p$ будет равно разности конечного и начального импульсов:

3. Средняя сила удара

Средняя сила удара $F_{\text{ср}}$ связана с изменением импульса и временем удара через второй закон Ньютона:

Подставляем известные значения:

Знак минус указывает на то, что сила направлена в противоположную сторону от начальной скорости (то есть вверх, так как шарик отскакивает от горизонтальной поверхности).

Ответ:

Изменение импульса шарика составляет $-2 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}$, а средняя сила удара равна $200 \, \text{Н}$ (направлена вверх).