Какова скорость, с которой мальчик массой 40 кг, стоя на коньках, начнёт двигаться по льду после броска камня массой 1 кг со скоростью 8 м/с под углом 60° к горизонту?

Физика 11 класс Закон сохранения импульса скорость мальчика физика 11 класс закон сохранения импульса бросок камня коньки на льду угол 60 градусов масса 40 кг масса 1 кг физические задачи движение по льду Новый

Для решения этой задачи мы воспользуемся законом сохранения импульса. Импульс системы до броска камня должен быть равен импульсу системы после броска, так как внешние силы (в данном случае сила тяжести и сила трения) могут быть пренебрежимо малы на горизонтальной поверхности льда.

Шаг 1: Определим импульс камня.

Камень имеет массу 1 кг и движется со скоростью 8 м/с под углом 60° к горизонту. Мы можем разложить его скорость на горизонтальную и вертикальную компоненты:

• Горизонтальная компонента скорости: Vx = V * cos(60°) = 8 * 0.5 = 4 м/с
• Вертикальная компонента скорости: Vy = V * sin(60°) = 8 * (√3/2) ≈ 6.93 м/с

Однако для нашей задачи важна только горизонтальная компонента, так как мальчик будет двигаться по льду в горизонтальном направлении.

Шаг 2: Рассчитаем импульс камня.

Импульс камня (P_камня) можно рассчитать по формуле:

P_камня = m * Vx = 1 кг * 4 м/с = 4 кг·м/с

Шаг 3: Определим импульс мальчика.

Поскольку мальчик изначально стоит на месте, его начальный импульс равен нулю:

P_мальчика = 0

Шаг 4: Применим закон сохранения импульса.

Согласно закону сохранения импульса, суммарный импульс системы до броска равен суммарному импульсу после броска:

P_мальчика + P_камня = P_мальчика после броска + P_камня после броска

После броска камня, мальчик начнет двигаться в противоположном направлении с какой-то скоростью V:

0 + 4 = 40 кг * V

Шаг 5: Решим уравнение для V.

Теперь у нас есть уравнение:

4 = 40 * V

Разделим обе стороны на 40:

V = 4 / 40 = 0.1 м/с

Ответ: Скорость, с которой мальчик начнёт двигаться по льду, составляет 0.1 м/с в противоположном направлении броска камня.