Как изменится скорость тележки, если мальчик прыгнет с нее в направлении, противоположном его первоначальной скорости

Физика: Изменение скорости тележки при прыжке мальчика

Инструкция:
При рассмотрении изменения скорости тележки, когда мальчик прыгает с нее в противоположном направлении, важно учитывать закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса утверждает, что сумма начальных импульсов тележки и мальчика равна сумме их конечных импульсов.

Импульс - это физическая величина, равная произведению массы на скорость. Он измеряется в килограммах на метр в секунду (кг * м/с).

Пусть `m` - масса тележки, `v` - ее первоначальная скорость, `m_boy` - масса мальчика, `v_boy` - его скорость прыжка.

Импульс тележки до прыжка равен `p = m * v`, импульс мальчика равен `p_boy = m_boy * v_boy`.

После прыжка, мальчик и тележка будут двигаться в противоположных направлениях. Пусть новая скорость тележки будет `v_new` и новая скорость мальчика - `v_boy_new`. Значит, их импульсы после прыжка будут равны `-m * v_new` и `m_boy * v_boy_new`, соответственно.

Согласно закону сохранения импульса:
`p + p_boy = p_new + p_boy_new`
`m * v + m_boy * v_boy = -m * v_new + m_boy * v_boy_new`

Решая данное уравнение относительно `v_new`, найдем искомую скорость тележки после прыжка мальчика:
`v_new = (m * v + m_boy * v_boy) / m`

Таким образом, скорость тележки после прыжка мальчика будет равна `(m * v + m_boy * v_boy) / m`.

Например:
Предположим, масса тележки равна 100 кг, ее первоначальная скорость - 5 м/с, масса мальчика - 50 кг, а его скорость прыжка - 10 м/с.
Тогда новая скорость тележки будет `(100 * 5 + 50 * 10) / 100 = 7.5 м/с`.

Совет:
Для лучшего понимания и применения физических законов, рекомендуется ознакомиться с основными законами сохранения (законы сохранения импульса, энергии и момента импульса) и пройти несколько практических задач, чтобы понять, как они применяются на практике.

Закрепляющее упражнение:
Масса тележки равна 80 кг, ее первоначальная скорость - 4 м/с, масса мальчика - 60 кг, а его скорость прыжка - 8 м/с. Найдите новую скорость тележки после прыжка мальчика.