Хоккеист с массой 70 кг, находясь на льду, бросает шайбу весом 0,3 кг в горизонтальном направлении со скоростью 10 м/с. Какое расстояние пройдет хоккеист назад, если сила трения между ним и льдом равна 14 Н?

Физика 8 класс Закон сохранения импульса физика 8 класс закон сохранения импульса хоккеист шайба трение движение хоккеиста расчет расстояния хоккеиста сила трения лед масса хоккеиста шайбы скорость хоккеиста назад Новый

Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса и формулой для расчета расстояния, пройденного хоккеистом под действием силы трения.

Шаг 1: Определим импульс хоккеиста и шайбы.

Когда хоккеист бросает шайбу, то система "хоккеист + шайба" сохраняет общий импульс. Импульс шайбы (p1) можно найти по формуле:

p1 = m1 * v1,

где:

• m1 = 0,3 кг (масса шайбы),
• v1 = 10 м/с (скорость шайбы).

Таким образом, импульс шайбы равен:

p1 = 0,3 * 10 = 3 кг·м/с.

По закону сохранения импульса, хоккеист (m2 = 70 кг) должен получить импульс, равный по величине, но противоположный по направлению:

p2 = -p1 = -3 кг·м/с.

Шаг 2: Найдем скорость хоккеиста после броска шайбы.

Импульс хоккеиста (p2) можно выразить через его массу и скорость (v2):

p2 = m2 * v2.

Подставим известные значения:

-3 = 70 * v2.

Теперь найдем v2:

v2 = -3 / 70 ≈ -0,042857 м/с.

Знак минус показывает, что хоккеист движется в противоположном направлении по сравнению с броском шайбы.

Шаг 3: Рассчитаем время, за которое хоккеист остановится.

Теперь найдем, сколько времени хоккеист будет двигаться, прежде чем остановится под действием силы трения. Сила трения (F) равна 14 Н. Используем второй закон Ньютона:

F = m * a,

где a - ускорение (в данном случае, замедление). Из этого уравнения находим:

a = F / m2 = 14 / 70 = 0,2 м/с².

Это замедление, поэтому оно будет отрицательным: a = -0,2 м/с².

Используем формулу для определения времени остановки:

v = u + at,

где:

• v = 0 (конечная скорость),
• u = -0,042857 м/с (начальная скорость),
• a = -0,2 м/с² (замедление).

Подставим значения:

0 = -0,042857 + (-0,2) * t.

Отсюда:

0,042857 = 0,2 * t.

t = 0,042857 / 0,2 ≈ 0,2142857 с.

Шаг 4: Найдем расстояние, пройденное хоккеистом.

Теперь можем найти расстояние (s), пройденное хоккеистом, используя формулу:

s = ut + (1/2)at².

Подставим значения:

s = (-0,042857) * (0,2142857) + (1/2) * (-0,2) * (0,2142857)².

Теперь посчитаем:

s = -0,009142857 + (-0,5 * 0,2 * 0,0459183673) ≈ -0,009142857 - 0,004693877 ≈ -0,013836734.

Таким образом, хоккеист пройдет назад расстояние примерно 0,0138 м, или 1,38 см.