Какое изменение импульса наблюдается у шарика массой 25 г, движущегося со скоростью 20 м/с, при его столкновении

Суть вопроса: Закон сохранения импульса при упругом столкновении шарика со стеной

Пояснение: При упругом столкновении шарика со стеной, считая систему замкнутой, масса стенки может быть считана бесконечной, так как она значительно больше массы шарика. Согласно закону сохранения импульса, сумма начальных импульсов тел должна быть равна сумме конечных импульсов.

Пусть m - масса шарика, v - его начальная скорость, u - его конечная скорость после отскока от стены, а Δp - изменение импульса шарика.

Из закона сохранения импульса получаем:

m * v = m * u + Δp

Из условия задачи известны масса шарика (m = 25 г = 0,025 кг), его начальная скорость (v = 20 м/с), а также факт, что удар считается абсолютно упругим, поэтому шарик после столкновения вернется с такой же скоростью противоположного направления:

u = -v

Подставив значения в уравнение, найдем изменение импульса:

0,025 кг * 20 м/с = 0,025 кг * (-20 м/с) + Δp
0,5 Н∙с = -0,5 Н∙с + Δp

Δp = 1 Н∙с

Теперь, чтобы найти среднюю силу удара, используем формулу:

F = Δp / Δt

Где Δt - продолжительность удара, равная 0,01 секунды.

Подставив значения, найдем:

F = 1 Н∙с / 0,01 с = 100 Н

Совет: Чтобы лучше понять и запомнить закон сохранения импульса, рекомендуется пройти практические упражнения на решение задач на закон сохранения импульса. Обратите внимание на то, что импульс - это векторная величина, поэтому его направление и значение имеют значение при решении задач.

Задача на проверку: Шар массой 0,2 кг движется со скоростью 4 м/с. Он ударяет второй неподвижный шар такой же массы и отскакивает с противоположной скоростью. Какими будут конечные скорости обоих шаров, если удар а) упругий, б) неупругий? Ответ подтвердите вычислениями.