Похожие вопросы
2025-07-15 10:55:18
Конькобежец массой М = 60 кг, стоя на коньках на льду, бросает в горизонтальном направлении камень массой m = 2,5 кг со скоростью v = 6.4 м/с. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.
На какое расстояние S откатится при этом конькобежец, если коэффициент трения коньков 0.03 ?
Другие предметы Колледж Импульс и закон сохранения импульса физические основы механики конькобежец масса камень скорость ускорение свободного падения расстояние коэффициент трения Движение механика колледж задачи по физике закон сохранения импульса силы трения кинематика динамика
2025-07-15 10:55:53
Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения импульса и формулы для расчета силы трения и расстояния, на которое откатится конькобежец.
Шаг 1: Найдем импульс, который передается конькобежцу.Когда конькобежец бросает камень, он получает обратный импульс. Импульс камня можно рассчитать по формуле:
Импульс = масса * скорость
Для камня массой m = 2.5 кг и скоростью v = 6.4 м/с:
Импульс камня = m * v = 2.5 кг * 6.4 м/с = 16.0 кг·м/с.
Шаг 2: Найдем скорость отката конькобежца.Согласно закону сохранения импульса, импульс, полученный конькобежцем, равен импульсу, переданному камню, но с противоположным знаком:
Импульс конькобежца = -Импульс камня = -16.0 кг·м/с.
Так как масса конькобежца М = 60 кг, его скорость отката V можно найти по формуле:
Импульс = масса * скорость, то есть V = Импульс / М.
Подставим значения:
V = -16.0 кг·м/с / 60 кг = -0.267 м/с (отрицательный знак указывает на направление отката).
Шаг 3: Найдем силу трения.Сила трения F_трения, действующая на конькобежца, рассчитывается по формуле:
F_трения = коэффициент трения * нормальная сила.
Нормальная сила равна весу конькобежца, который можно найти по формуле:
Нормальная сила = масса * g, где g = 10 м/с².
Нормальная сила = 60 кг * 10 м/с² = 600 Н.
Теперь подставим значение в формулу для силы трения:
F_трения = 0.03 * 600 Н = 18 Н.
Шаг 4: Найдем ускорение конькобежца.Ускорение a конькобежца можно найти, используя второй закон Ньютона:
F = m * a, где F – сила, а m – масса.
Учитывая, что сила трения направлена против движения, мы можем записать:
F_трения = М * a.
Следовательно:
a = F_трения / М = 18 Н / 60 кг = 0.3 м/с².
Шаг 5: Найдем расстояние S, на которое откатится конькобежец.Для нахождения расстояния S, на которое откатится конькобежец, мы можем использовать уравнение движения с постоянным ускорением:
S = V^2 / (2 * a), где V – начальная скорость, a – ускорение.
Подставим значения:
S = (0.267 м/с)² / (2 * 0.3 м/с²) = 0.0711 м / 0.6 = 0.1185 м.
Таким образом, конькобежец откатится на расстояние S ≈ 0.12 м.
