Какова скорость пули, массой 1 г, перед ударом, если она попадает в шар массой 0,1 кг, подвешенный на нити длиной 2 м, и нить отклоняется от вертикали на угол 45°? Ускорение свободного падения g равно 10 м/с², при этом пренебрегаем силой сопротивления воздуха. Рассматриваем абсолютно неупругое соударение.

Физика 9 класс Законы сохранения импульса и энергии скорость пули масса пули масса шара угол отклонения длина нити ускорение свободного падения неупругое соударение физика 9 класс Новый

Чтобы найти скорость пули перед ударом, нам нужно использовать закон сохранения импульса и закон сохранения энергии.

1. Определим параметры системы после удара.

• Масса пули (m1) = 1 г = 0,001 кг
• Масса шара (m2) = 0,1 кг
• Длина нити (L) = 2 м
• Угол отклонения (θ) = 45°
• Ускорение свободного падения (g) = 10 м/с²

2. Найдем высоту, на которую поднимется система после удара.

Когда шар отклоняется на угол 45°, он поднимается на высоту (h). Мы можем использовать тригонометрию для нахождения этой высоты:

• h = L - L * cos(θ)
• h = 2 - 2 * cos(45°)
• cos(45°) = √2/2 ≈ 0,707
• h = 2 - 2 * 0,707 = 2 - 1,414 = 0,586 м

3. Теперь найдем потенциальную энергию, преобразованную в кинетическую энергию после удара.

Потенциальная энергия (Ep) на высоте h:

• Ep = (m1 + m2) * g * h
• Ep = (0,001 + 0,1) * 10 * 0,586 = 0,101 * 10 * 0,586 ≈ 0,59186 Дж

4. Кинетическая энергия (Ek) системы после удара равна потенциальной энергии:

Ek = (m1 + m2) * v² / 2, где v - скорость системы после удара.

Сравниваем потенциальную и кинетическую энергии:

• 0,59186 = (0,001 + 0,1) * v² / 2
• 0,59186 = 0,101 * v² / 2
• v² = 0,59186 * 2 / 0,101
• v² ≈ 11,71
• v ≈ √11,71 ≈ 3,43 м/с

5. Теперь используем закон сохранения импульса для нахождения скорости пули перед ударом.

Импульс до удара (пуля) равен импульсу после удара (система):

• m1 * v1 = (m1 + m2) * v

Подставляем известные значения:

• 0,001 * v1 = 0,101 * 3,43
• v1 = (0,101 * 3,43) / 0,001
• v1 ≈ 347,43 м/с

Ответ: Скорость пули перед ударом составляет примерно 347,43 м/с.