Какой модуль импульса имеет один из шариков в момент бросания, если два шарика массой m=150г каждый брошены из одной точки с равными модулями скоростей: один - вертикально вверх, а другой - вертикально вниз, и они упали на поверхность земли с интервалом времени 4с, пренебрегая сопротивлением воздуха?

Физика 11 класс Импульс и закон сохранения импульса модуль импульса шарики физика 11 класс вертикальный бросок масса шарика скорость интервал времени падение на землю Новый

Для решения этой задачи нам нужно сначала определить, как связаны время, скорость и импульс шариков. Давайте разберем шаги решения.

Шаг 1: Определение времени падения шариков

• Пусть первый шарик (брошенный вверх) поднимется на максимальную высоту, а затем упадет обратно на землю.
• Второй шарик (брошенный вниз) сразу начинает падать.
• Согласно условию, время между бросками шариков составляет 4 секунды.

Шаг 2: Определение времени полета первого шарика

• Обозначим время подъема первого шарика как t1, а время его падения как t2.
• Общая формула времени полета будет: t1 + t2 = 4 с.
• Так как время подъема и время падения равны (если пренебрегать сопротивлением воздуха), то t1 = t2.
• Таким образом, 2t1 = 4, откуда t1 = 2 с.

Шаг 3: Определение скорости шариков

• Теперь мы можем использовать формулу для определения высоты, на которую поднимется первый шарик. Высота h может быть найдена по формуле: h = v0 * t1 - (g * t1^2) / 2, где g = 9.8 м/с² - ускорение свободного падения.
• Поскольку время подъема t1 = 2 с, мы можем выразить h: h = v0 * 2 - (9.8 * 2^2) / 2.

Шаг 4: Определение импульса

• Импульс P шарика определяется как P = m * v, где m - масса, а v - скорость.
• Масса шарика m = 150 г = 0.15 кг.
• Скорость шарика v в момент бросания равна модулю скорости v0, который мы определим из предыдущих шагов.

Шаг 5: Подставляем значения

Теперь, чтобы получить модуль импульса, нам нужно сначала найти v0. Мы можем использовать уравнение движения для второго шарика, который падает вниз:

• h = (g * t2^2) / 2 = (9.8 * 2^2) / 2 = 19.6 м.
• Таким образом, скорость v0 первого шарика в момент бросания равна 9.8 м/с, так как он должен был подняться на такую же высоту.

Шаг 6: Рассчитываем импульс

Теперь мы можем найти модуль импульса:

• P = m * v0 = 0.15 кг * 9.8 м/с = 1.47 кг·м/с.

Таким образом, модуль импульса одного из шариков в момент бросания составляет 1.47 кг·м/с.