Какова масса конькобежца, который, стоя на коньках на льду, бросает предмет массой 2 кг горизонтально со скоростью

Физика: Движение по льду

Пояснение:
Для решения данной задачи нам понадобятся законы сохранения импульса и энергии.
Закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов системы тел до столкновения равна сумме импульсов после столкновения. Поэтому импульс, с которым движется конькобежец в начальный момент, равен импульсу конькобежца и предмета после броска.

Используем формулу импульса: импульс = масса × скорость.

Масса конькобежца обозначим как m. У него начальный импульс равен 0, так как он покоится на льду. Поэтому импульс системы после броска тоже должен быть равен 0.

Масса предмета равна 2 кг, а его скорость перед броском в противоположном направлении составляет 0,7 м/с.

Теперь применим закон сохранения импульса: m × 0 + 2 кг × 0,7 м/с = m × V, где V - скорость конькобежца и предмета после броска.

Массу предмета можно сократить на обеих сторонах уравнения: 0,7 м/с × 2 кг = V × m.

Теперь воспользуемся законом сохранения энергии. Кинетическая энергия системы до столкновения равна сумме кинетических энергий после столкновения:

0,5 × масса конькобежца × скорость^2 + 0,5 × масса предмета × скорость^2 = 0,5 × масса конькобежца × скорость^2 + 0,5 × масса предмета × скорость^2 после столкновения.

После подстановки известных значений и упрощения выражения мы получим:

0 + 0,5 × 2 кг × (15 м/с)^2 = 0,5 × м × (0,7 м/с)^2

Решив это уравнение, мы можем найти массу конькобежца (m).

Пример:
Задача: Какова масса конькобежца, который, стоя на коньках на льду, бросает предмет массой 2 кг горизонтально со скоростью 15 м/с относительно льда и откатывается со скоростью 0,7 м/с в противоположном направлении?

Совет:
Для более легкого понимания задачи, можно представить себе, что конькобежец и предмет сначала стоят на месте, а затем бросок происходит одновременно с движением конька. Это поможет уяснить, что их импульсы должны суммироваться до нуля после броска.

Упражнение:
Конькобежец массой 60 кг стоит на льду и бросает мяч массой 0,5 кг со скоростью 5 м/с влево. Какая будет скорость отката конькобежца, если масса мяча после броска составляет 0,1 кг?