Снаряд массой 4 кг, движущийся со скоростью 200 м/с, разрывается на два осколка. Один из осколков после взрыва уходит под углом 90° к первоначальному направлению. Какой угол образует второй осколок, масса которого составляет 2 кг, а скорость 800 м/с?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса физика 11 класс снаряд масса 4 кг скорость 200 м/с разрыв осколки угол Движение закон сохранения импульса решение задачи Новый

Для решения данной задачи воспользуемся законом сохранения импульса. Сначала определим импульс снаряда до разрыва, а затем импульсы осколков после разрыва.

Шаг 1: Определение начального импульса снаряда

• Масса снаряда (m) = 4 кг
• Скорость снаряда (v) = 200 м/с
• Импульс снаряда (P) = m * v = 4 кг * 200 м/с = 800 кг·м/с

Шаг 2: Разделение осколков

• Масса первого осколка (m1) = масса снаряда - масса второго осколка = 4 кг - 2 кг = 2 кг
• Скорость второго осколка (v2) = 800 м/с

Шаг 3: Определение импульса осколков

Первый осколок движется под углом 90° к первоначальному направлению, а второй осколок движется под углом θ к первоначальному направлению. Импульсы осколков можно записать следующим образом:

• Импульс первого осколка (P1) = m1 * v1, где v1 - скорость первого осколка.
• Импульс второго осколка (P2) = m2 * v2 = 2 кг * 800 м/с = 1600 кг·м/с.

Шаг 4: Составление уравнений импульса

Импульс системы до разрыва равен импульсу системы после разрыва. Учитывая, что первый осколок движется вертикально, а второй осколок - под углом θ, можно записать уравнения для горизонтальной и вертикальной составляющих импульса.

Горизонтальная составляющая:

• Изначально: Px = 800 кг·м/с
• После разрыва: Px = P2 * cos(θ)

Таким образом, у нас есть уравнение:

800 = 1600 * cos(θ)

Вертикальная составляющая:

• Изначально: Py = 0
• После разрыва: Py = P1 + P2 * sin(θ)

То есть:

0 = m1 * v1 + 1600 * sin(θ)

Шаг 5: Решение уравнений

• Из первого уравнения: cos(θ) = 800 / 1600 = 0.5, отсюда θ = 60°.
• Из второго уравнения: 0 = 2 * v1 + 1600 * sin(60°).

Так как sin(60°) = √3/2, то:

0 = 2 * v1 + 1600 * √3/2

Отсюда можно выразить v1 и найти его значение.

Ответ: Угол, под которым движется второй осколок, составляет 60° к первоначальному направлению снаряда.