Вопрос задан 27.03.2025 в 20:09. Предмет Физика. Спрашивает Емельянов Никита.

После удара метеорита космический корабль массой М, изменив курс, начал двигаться под углом alpha=15градусов к первоначальному направлению. (удар считать неупругим) Какую скорость должен иметь для этого метеорит, если он двигался перпендикулярно движению корабля? Скорость корабля u=8 км/с, масса метеорита 0,25М

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Унгуряну Настёна.

Для решения этой задачи нужно использовать законы сохранения импульса. Давайте разберем её пошагово:

Дано:

  • Скорость космического корабля: u=8км/с=8000м/сu = 8 \, \text{км/с} = 8000 \, \text{м/с},
  • Масса космического корабля: MM,
  • Масса метеорита: m=0.25Mm = 0.25M,
  • Угол отклонения космического корабля после удара: α=15\alpha = 15^\circ,
  • Скорость метеорита (неизвестная): vv,
  • Удар неупругий (значит, после столкновения тела движутся как единое целое).

Шаг 1: Закон сохранения импульса

В системе отсчета до столкновения:

  1. Корабль двигался только по оси xx, с импульсом pкорабль=Mup_{\text{корабль}} = M \cdot u.
  2. Метеорит двигался перпендикулярно к движению корабля (по оси yy), с импульсом pметеорит=mv=0.25Mvp_{\text{метеорит}} = m \cdot v = 0.25M \cdot v.

После столкновения оба тела движутся как одно с общей массой M+m=M+0.25M=1.25MM + m = M + 0.25M = 1.25M, под углом α=15\alpha = 15^\circ к оси xx.

Шаг 2: Проекции импульсов на оси

Импульс по каждой оси сохраняется.

По оси xx:

До удара: MuM \cdot u,
После удара: (M+m)vcosα(M + m) \cdot v' \cdot \cos\alpha,
где vv' — общая скорость после столкновения.

Запишем уравнение:

Mu=1.25Mvcosα.M \cdot u = 1.25M \cdot v' \cdot \cos\alpha.

По оси yy:

До удара: 0.25Mv0.25M \cdot v,
После удара: (M+m)vsinα(M + m) \cdot v' \cdot \sin\alpha.

Запишем уравнение:

0.25Mv=1.25Mvsinα.0.25M \cdot v = 1.25M \cdot v' \cdot \sin\alpha.

Шаг 3: Решаем систему уравнений

Из первого уравнения:

v=Mu1.25Mcosα=u1.25cosα.v' = \frac{M \cdot u}{1.25M \cdot \cos\alpha} = \frac{u}{1.25 \cdot \cos\alpha}.

Подставим vv' во второе уравнение:

0.25Mv=1.25Mu1.25cosαsinα.0.25M \cdot v = 1.25M \cdot \frac{u}{1.25 \cdot \cos\alpha} \cdot \sin\alpha.

Сократим MM:

0.25v=usinαcosα.0.25v = \frac{u \cdot \sin\alpha}{\cos\alpha}.

Упростим:

v=4utanα1.v = \frac{4u \cdot \tan\alpha}{1}.

Шаг 4: Подставляем значения

Подставляем u=8000м/сu = 8000 \, \text{м/с} и α=15\alpha = 15^\circ:

tan150.2679.\tan15^\circ \approx 0.2679.

Тогда:

v=480000.2679=8572.8м/с.v = 4 \cdot 8000 \cdot 0.2679 = 8572.8 \, \text{м/с}.

Ответ:

Скорость метеорита должна быть v8573м/сv \approx 8573 \, \text{м/с}.

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос