Как можно найти модуль скорости большего фрагмента, если ядро, летевшее горизонтально со скоростью v0 = 40 м/с, разбилось на два осколка массами m1 = 5 кг и m2 = 10 кг, а скорость меньшего осколка сразу после разрыва направлена вертикально вниз и составляет v1 = 160 м/с?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса модуль скорости физика 11 класс закон сохранения импульса осколки горизонтальная скорость вертикальная скорость расчет скорости динамика тел Новый

Для решения этой задачи нам нужно использовать закон сохранения импульса. Импульс системы до разрыва должен быть равен импульсу системы после разрыва. Давайте разберем это по шагам.

Шаг 1: Найдем импульс до разрыва

Перед разрывом у нас есть только одно ядро, которое движется горизонтально со скоростью v0 = 40 м/с. Масса ядра равна m = m1 + m2 = 5 кг + 10 кг = 15 кг. Импульс ядра можно найти по формуле:

Импульс = масса * скорость

Таким образом, импульс до разрыва будет:

p0 = m * v0 = 15 кг * 40 м/с = 600 кг·м/с.

Шаг 2: Найдем импульс после разрыва

После разрыва у нас есть два осколка. Первый осколок (меньший) массой m1 = 5 кг движется вертикально вниз со скоростью v1 = 160 м/с. Импульс этого осколка будет:

p1 = m1 * v1 = 5 кг * 160 м/с = 800 кг·м/с (в вертикальном направлении).

Второй осколок (больший) массой m2 = 10 кг имеет скорость v2, которую мы хотим найти. Импульс второго осколка будет:

p2 = m2 * v2.

Шаг 3: Применим закон сохранения импульса

Согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов до разрыва равна сумме импульсов после разрыва. Мы можем записать это как:

p0 = p1 + p2.

Так как п1 направлен вертикально вниз, а п0 направлен горизонтально, мы можем рассматривать их как векторы. Это означает, что компоненты импульса по горизонтали и вертикали должны быть равны:

• Горизонтальная компонента: p0 = p2 (поскольку p1 не имеет горизонтальной компоненты).
• Вертикальная компонента: 0 = p1 + 0 (поскольку p2 не имеет вертикальной компоненты).

Шаг 4: Найдем горизонтальную скорость второго осколка

Из первого уравнения мы имеем:

600 кг·м/с = 10 кг * v2.

Теперь мы можем выразить v2:

v2 = 600 кг·м/с / 10 кг = 60 м/с.

Ответ:

Модуль скорости большего фрагмента (второго осколка) составляет 60 м/с и направлен горизонтально.