Вопрос по физике:

1. Пуля массой 10 г, летящая горизонтально со скоростью 347 м/с, попадает в свободно подвешенный на нити небольшой ящик с песком массой 2 кг и застревает в нем. а) Какова скорость ящика в момент, когда пуля попадает в него? б) Какую энергию приобрела система "ящик с песком — пуля" после взаимодействия пули с ящиком?

Физика 11 класс Импульс и энергия пуля скорость ящик Энергия физика 11 класс закон сохранения импульса взаимодействие тел механика кинетическая энергия масса пули масса ящика Новый

Для решения данной задачи мы будем использовать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.

Часть а)

В момент, когда пуля попадает в ящик, система "пуля + ящик" взаимодействует. Мы можем использовать закон сохранения импульса, который гласит, что суммарный импульс до взаимодействия равен суммарному имппульсу после взаимодействия.

• Импульс пули до столкновения: p1 = m1 * v1, где:
  • m1 = 0.01 кг (масса пули в килограммах)
  • v1 = 347 м/с (скорость пули)
• Импульс ящика до столкновения: p2 = m2 * v2, где:
  • m2 = 2 кг (масса ящика)
  • v2 = 0 м/с (ящик неподвижен)

Теперь подставим значения:

• Импульс пули: p1 = 0.01 кг * 347 м/с = 3.47 кг·м/с
• Импульс ящика: p2 = 2 кг * 0 м/с = 0 кг·м/с

Суммарный импульс до столкновения:

p_total = p1 + p2 = 3.47 кг·м/с + 0 = 3.47 кг·м/с

После столкновения пуля застревает в ящике, и система движется с одинаковой скоростью v:

p_total = (m1 + m2) * v

Теперь подставим значения:

3.47 = (0.01 + 2) * v

Решим уравнение для v:

3.47 = 2.01 * v

v = 3.47 / 2.01 ≈ 1.73 м/с

Ответ на часть а): Скорость ящика в момент, когда пуля попадает в него, составляет примерно 1.73 м/с.

Часть б)

Теперь найдем, какую энергию приобрела система "ящик с песком — пуля" после взаимодействия. Мы будем использовать закон сохранения механической энергии.

Кинетическая энергия системы до столкновения:

KE_initial = (1/2) m1 v1^2

Подставим значения:

KE_initial = (1/2) 0.01 (347)^2 KE_initial = 0.005 * 120409 = 602.045 Дж

Кинетическая энергия системы после столкновения:

KE_final = (1/2) (m1 + m2) v^2

Подставим значения:

KE_final = (1/2) (0.01 + 2) (1.73)^2 KE_final = (1/2) 2.01 2.9929 ≈ 2.99 Дж

Теперь найдем изменение энергии:

ΔE = KE_final - KE_initial ΔE = 2.99 - 602.045 ≈ -599.055 Дж

Ответ на часть б): Система "ящик с песком — пуля" потеряла энергию около 599.055 Дж после взаимодействия.