Вопрос задан 17.03.2025 в 21:06. Предмет Физика. Спрашивает Сульдина Настя.

Шар массой 0,15 кг, двигаясь со скоростью 10 м/с, упруго ударяется о гладкую не­ подвижную стенку. Определить импульс, полученный стенкой, если скорость шара была направлена под углом 60° к плоскости стенки.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Шукало Верка.

Чтобы найти импульс, полученный стенкой, необходимо рассмотреть законы сохранения импульса и геометрию движения шара.

Дано:

  • Масса шара m=0,15кгm = 0,15 \, \text{кг},
  • Скорость шара перед ударом v=10м/сv = 10 \, \text{м/с},
  • Угол между направлением скорости и плоскостью стенки α=60\alpha = 60^\circ.

Шар ударяется об стенку упруго, то есть сохраняет свою скорость по величине, но направление изменяется.

Шаг 1: Разложение скорости на компоненты

Разложим скорость шара на компоненты относительно стенки:

  1. Перпендикулярная стенке составляющая: v=vcosα=10cos60=100,5=5м/с.v_{\perp} = v \cdot \cos\alpha = 10 \cdot \cos 60^\circ = 10 \cdot 0,5 = 5 \, \text{м/с}.
  2. Параллельная стенке составляющая: v=vsinα=10sin60=10328,66м/с.v_{\parallel} = v \cdot \sin\alpha = 10 \cdot \sin 60^\circ = 10 \cdot \frac{\sqrt{3}}{2} \approx 8,66 \, \text{м/с}.

Шаг 2: Изменение скорости

  • После упругого удара:
    • Параллельная составляющая vv_{\parallel} не изменяется, так как стенка гладкая, и силы действуют только в направлении перпендикуляра.
    • Перпендикулярная составляющая vv_{\perp} меняет знак на противоположный (шар отскакивает в противоположную сторону).

До удара:

v,до=5м/с.v_{\perp,\text{до}} = 5 \, \text{м/с}.

После удара:

v,после=5м/с.v_{\perp,\text{после}} = -5 \, \text{м/с}.

Изменение перпендикулярной составляющей скорости:

Δv=v,послеv\perп,до=55=10м/с.\Delta v_{\perp} = v_{\perp,\text{после}} - v_{\perп,\text{до}} = -5 - 5 = -10 \, \text{м/с}.

Шаг 3: Изменение импульса шара

Импульс шара определяется как p=mvp = m \cdot v. Изменение импульса:

Δp=mΔv=0,15(10)=1,5кг\cdotpм/с.\Delta p_{\perp} = m \cdot \Delta v_{\perp} = 0,15 \cdot (-10) = -1,5 \, \text{кг·м/с}.

Знак «минус» указывает на то, что импульс изменяется в противоположном направлении.

Шаг 4: Импульс, переданный стенке

По закону сохранения импульса в замкнутой системе (шар и стенка), импульс, переданный стенке, равен по величине изменению импульса шара:

pстенки=Δp=1,5кг\cdotpм/с.p_{\text{стенки}} = |\Delta p_{\perp}| = 1,5 \, \text{кг·м/с}.

Ответ:

Импульс, полученный стенкой, составляет 1,5 кг·м/с.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос