Какую скорость получает лодка в момент выстрела, если охотник с лодкой весит 120 кг, дробь весит 35 г и вылетает со скоростью 320 м/с, а ствол ружья направлен под углом 60 градусов к горизонту?
Физика11 классЗакон сохранения импульсаскорость лодкимомент выстрелаохотник с лодкоймасса охотникамасса дробискорость вылетаугол выстрелафизика 11 классзакон сохранения импульсарасчет скорости лодки
Закон сохранения импульса является основным принципом, который мы будем использовать для решения этой задачи. Суть закона заключается в том, что в замкнутой системе, где нет внешних сил, суммарный импульс до взаимодействия равен суммарному импульсу после взаимодействия.
В нашем случае мы имеем охотника с лодкой и дробь, которая вылетает из ружья. Мы можем считать, что система из лодки и дроби замкнута во время выстрела. Для начала давайте определим некоторые данные:
Дальше, чтобы найти скорость лодки в момент выстрела (v1),нам нужно учесть, что дробь вылетает под углом. Поэтому мы будем использовать проекции скорости дроби на горизонтальную ось. Это можно сделать с помощью косинуса угла:
Скорость дроби по горизонтали (v2x) равна:
v2x = v2 * cos(θ)
Теперь подставляем значения:
v2x = 320 м/с * cos(60°) = 320 м/с * 0.5 = 160 м/с
Теперь можем записать закон сохранения импульса по горизонтали:
Суммарный импульс до выстрела (в лодке и охотнике) равен нулю, так как они были в покое. Суммарный импульс после выстрела будет равен:
m1 * v1 + m2 * v2x = 0
Теперь подставим известные значения и выразим скорость лодки:
120 кг * v1 + 0.035 кг * 160 м/с = 0
Решим это уравнение:
120 кг * v1 = - (0.035 кг * 160 м/с)
120 кг * v1 = -5.6 кг·м/с
Теперь делим обе стороны на 120 кг:
v1 = -5.6 кг·м/с / 120 кг = -0.0467 м/с
Знак минус здесь говорит о том, что лодка движется в противоположном направлении по сравнению с направлением вылета дроби.
Таким образом, скорость лодки в момент выстрела составляет примерно 0.0467 м/с в сторону, противоположную направлению выстрела.