Какова скорость двух вагонов после столкновения, если один вагон массой 3m движется со скоростью v навстречу вагону массой m, который также движется со скоростью v и сцепляется с первым вагоном?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса скорость столкновение вагоны физика 11 класс масса Движение сцепление закон сохранения импульса расчет скорости механика физические задачи Новый

Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения импульса. Импульс системы до столкновения должен быть равен импульсу системы после столкновения, если отсутствуют внешние силы.

Давайте обозначим:

• m1 = 3m (масса первого вагона)
• v1 = v (скорость первого вагона)
• m2 = m (масса второго вагона)
• v2 = -v (скорость второго вагона, движется навстречу)

Теперь найдем импульс до столкновения:

• Импульс первого вагона: p1 = m1 * v1 = 3m * v = 3mv
• Импульс второго вагона: p2 = m2 * v2 = m * (-v) = -mv

Общий импульс до столкновения:

p_total_initial = p1 + p2 = 3mv - mv = 2mv

Теперь рассмотрим ситуацию после столкновения. После того как два вагона сцепляются, их массы складываются:

• m_total = m1 + m2 = 3m + m = 4m

Обозначим скорость двух вагонов после столкновения как V. Тогда общий импульс после столкновения будет:

p_total_final = m_total * V = 4m * V

Согласно закону сохранения импульса:

p_total_initial = p_total_final

Подставим значения:

2mv = 4m * V

Теперь можем выразить V:

V = (2mv) / (4m) = 2v / 4 = v / 2

Ответ: Скорость двух вагонов после столкновения составит v/2.