Вопрос: Вагон массой 30 т движется со скоростью 4 м/с и сталкивается с неподвижной платформой массой 10 т. Какова будет скорость вагона и платформы после срабатывания автосцепа?

Физика 11 класс Законы сохранения импульса физика 11 класс вагон масса скорость столкновение платформа автосцеп закон сохранения импульса механика Движение физические явления расчет скорости масса вагона масса платформы Новый

Чтобы решить эту задачу, мы будем использовать закон сохранения импульса. Импульс системы сохраняется, если на нее не действуют внешние силы. В данном случае, мы считаем, что внешние силы (например, силы трения) пренебрежимо малы.

Давайте разберем шаги решения:

1. Определим начальный импульс системы.
   • Импульс — это произведение массы тела на его скорость.
   • Начальный импульс вагона: p_вагон = m_вагон * v_вагон, где m_вагон = 30 т = 30000 кг, v_вагон = 4 м/с.
   • Платформа вначале неподвижна, поэтому ее начальный импульс равен нулю: p_{платформа} = 0.
   • Общий начальный импульс системы: p_нач = p_вагон + p_{платформа} = 30000 кг * 4 м/с + 0 = 120000 кг*м/с.
2. Определим конечный импульс системы.
   • После столкновения вагон и платформа движутся вместе как одно целое.
   • Общая масса после сцепления: m_общ = m_вагон + m_{платформа} = 30000 кг + 10000 кг = 40000 кг.
   • Пусть скорость системы после сцепления равна v_общ.
   • Конечный импульс системы: p_кон = m_общ * v_общ.
3. Применим закон сохранения импульса.
   • Так как импульс сохраняется, то начальный импульс равен конечному: p_нач = p_кон.
   • Подставим известные значения: 120000 кг*м/с = 40000 кг * v_общ.
4. Найдем скорость системы после столкновения.
   • Решим уравнение относительно v_общ: v_общ = 120000 кг*м/с / 40000 кг = 3 м/с.

Таким образом, скорость вагона и платформы после срабатывания автосцепа будет равна 3 м/с.