Какой суммарный импульс будет у человека массой m и неподвижной лодки массой M после того, как человек прыгнет с горизонтальной скоростью v в лодку, если сопротивление воды движению лодки можно не учитывать?
Физика11 классИмпульс и закон сохранения импульсаимпульс человекалодкагоризонтальная скоростьфизика 11 классзакон сохранения импульса
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса. Импульс системы сохраняется, если на нее не действуют внешние силы. В данном случае, мы можем считать, что лодка и человек являются замкнутой системой, и сопротивление воды не учитывается.
Давайте обозначим:
Перед тем, как человек прыгнет, лодка неподвижна, и ее скорость равна 0. Импульс системы до прыжка равен:
Таким образом, суммарный импульс до прыжка равен:
P_до = mv + 0 = mv
После того, как человек прыгнет и приземлится в лодку, они будут двигаться вместе с некоторой общей скоростью V. Теперь мы можем записать импульс системы после прыжка:
Таким образом, суммарный импульс после прыжка будет:
P_после = (M + m)V
По закону сохранения импульса имеем:
P_до = P_после
Подставим наши выражения:
mv = (M + m)V
Теперь, чтобы найти общую скорость V, мы можем выразить её следующим образом:
V = mv / (M + m)
Теперь, чтобы найти суммарный импульс после прыжка, подставим V в уравнение для P_после:
P_после = (M + m)(mv / (M + m)) = mv
Таким образом, мы видим, что суммарный импульс системы (человека и лодки) остается равным mv. Это подтверждает закон сохранения импульса.
Ответ: Суммарный импульс после прыжка будет равен mv.