Вопрос задан 15.04.2025 в 07:08. Предмет Физика. Спрашивает Полшкова Рита.

Тележка с песком катится со скоростью 1 м/с по горизонтальному пути без трения. Навстречу тележке летит ядро массой 2 кг со скоростью 7 м/с, направленной горизонтально. После попадания в тележку ядро застревает в песке. С какой скоростью и в каком направлении будет двигаться тележка после столкновения с ядром, если масса тележки равна 10 кг.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Денисенко Дмитрий.

В данном случае задача сводится к использованию закона сохранения импульса, так как нет внешних сил, которые бы изменяли общую сумму импульсов системы (в данном случае — тележки и ядра).

Шаг 1: Найдем импульс каждого объекта до столкновения

  1. Импульс тележки: Масса тележки m1=10 кгm_1 = 10 \, \text{кг}, скорость тележки v1=1 м/сv_1 = 1 \, \text{м/с}. Импульс тележки будет равен:

    p1=m1⋅v1=10 кг×1 м/с=10 кг⋅м/с.p_1 = m_1 \cdot v_1 = 10 \, \text{кг} \times 1 \, \text{м/с} = 10 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}.
  2. Импульс ядра: Масса ядра m2=2 кгm_2 = 2 \, \text{кг}, скорость ядра v2=−7 м/сv_2 = -7 \, \text{м/с} (отрицательное значение, так как ядро летит навстречу тележке). Импульс ядра будет равен:

    p2=m2⋅v2=2 кг×(−7) м/с=−14 кг⋅м/с.p_2 = m_2 \cdot v_2 = 2 \, \text{кг} \times (-7) \, \text{м/с} = -14 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}.

Шаг 2: Применим закон сохранения импульса

Поскольку система замкнута, её общий импульс до столкновения равен общему импульсу после столкновения.

До столкновения общий импульс системы:

pдо=p1+p2=10 кг⋅м/с+(−14 кг⋅м/с)=−4 кг⋅м/с.p_{\text{до}} = p_1 + p_2 = 10 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} + (-14 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}) = -4 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}.

После столкновения ядро застревает в тележке, то есть система состоит из одного объекта с массой m=m1+m2=10+2=12 кгm = m_1 + m_2 = 10 + 2 = 12 \, \text{кг}, который движется с какой-то скоростью vпослеv_{\text{после}}. Согласно закону сохранения импульса, общий импульс после столкновения должен быть равен импульсу до столкновения, то есть:

pпосле=pдо=−4 кг⋅м/с.p_{\text{после}} = p_{\text{до}} = -4 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}.

Импульс после столкновения равен:

pпосле=m⋅vпосле=12 кг×vпосле.p_{\text{после}} = m \cdot v_{\text{после}} = 12 \, \text{кг} \times v_{\text{после}}.

Из этого уравнения можем найти скорость после столкновения:

12 кг×vпосле=−4 кг⋅м/с,12 \, \text{кг} \times v_{\text{после}} = -4 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}, vпосле=−4 кг⋅м/с12 кг=−13 м/с.v_{\text{после}} = \frac{-4 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}}{12 \, \text{кг}} = -\frac{1}{3} \, \text{м/с}.

Ответ:

После столкновения тележка с ядром будет двигаться с velocity −13 м/с-\frac{1}{3} \, \text{м/с} в направлении, противоположном направлению движения тележки до столкновения. То есть, тележка будет двигаться в сторону, в которую летело ядро, но с меньшей скоростью (около 0,33 м/с).

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Физика

Последние заданные вопросы в категории Физика

Задать вопрос