1. Человек массой 60 кг бежит со скоростью 18 км/ч и догоняет тележку массой 20 кг, которая движется со скоростью 1 м/с. Если человек вскакивает на тележку, с какой скоростью она будет двигаться после этого?
Каков импульс человека до взаимодействия с тележкой?
Каков импульс тележки до взаимодействия с человеком?
Какова скорость тележки после взаимодействия?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса физика 11 класс импульс скорость масса Движение тележка человек взаимодействие физические задачи кинематика Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения импульса. Импульс системы сохраняется, если на нее не действуют внешние силы. В данном случае, мы можем считать, что взаимодействие человека и тележки происходит быстро и внешние силы (например, сопротивление воздуха) незначительны.

Шаг 1: Преобразование скоростей

Сначала нам нужно преобразовать скорость человека из километров в час в метры в секунду, так как скорость тележки уже дана в метрах в секунду. Для этого воспользуемся формулой:

1 км/ч = 0.27778 м/с

Следовательно, скорость человека:

• 18 км/ч * 0.27778 = 5 м/с

Теперь у нас есть следующие данные:

• Масса человека (m1) = 60 кг
• Скорость человека (v1) = 5 м/с
• Масса тележки (m2) = 20 кг
• Скорость тележки (v2) = 1 м/с

Шаг 2: Рассчитаем импульсы до взаимодействия

Импульс рассчитывается по формуле:

Импульс (P) = масса (m) * скорость (v)

Импульс человека до взаимодействия:

• P1 = m1 * v1 = 60 кг * 5 м/с = 300 кг·м/с

Импульс тележки до взаимодействия:

• P2 = m2 * v2 = 20 кг * 1 м/с = 20 кг·м/с

Шаг 3: Найдем общий импульс до взаимодействия

Общий импульс системы до взаимодействия:

• Pобщий = P1 + P2 = 300 кг·м/с + 20 кг·м/с = 320 кг·м/с

Шаг 4: Рассчитаем скорость после взаимодействия

После того как человек вскакивает на тележку, их общая масса будет равна:

• mобщая = m1 + m2 = 60 кг + 20 кг = 80 кг

Согласно закону сохранения импульса, импульс до взаимодействия равен импульсу после взаимодействия. Обозначим скорость тележки после взаимодействия как v3:

• Pобщий = mобщая * v3

Подставим известные значения:

• 320 кг·м/с = 80 кг * v3

Теперь найдем v3:

• v3 = 320 кг·м/с / 80 кг = 4 м/с

Итак, итоговые результаты:

• Импульс человека до взаимодействия: 300 кг·м/с
• Импульс тележки до взаимодействия: 20 кг·м/с
• Скорость тележки после взаимодействия: 4 м/с