Какова скорость движения сцепки, когда автоматически сцепляется вагон массой 30т, движущийся горизонтально со скоростью

Физика: Скорость сцепки вагонов

Разъяснение: Для решения данной задачи нам потребуется применить законы сохранения импульса и массы.

Первый закон сохранения импульса гласит, что сумма импульсов системы до и после столкновения должна оставаться неизменной, если на систему не действуют внешние силы.

Для начала, определим импульсы каждого из вагонов до столкновения. Поскольку вагон массой 30 т движется со скоростью 1,5 м/с, его импульс равен произведению его массы на скорость:

I1 = m1 * v1 = 30 т * 1,5 м/с = 45 кг * м/с

Второй вагон неподвижен, поэтому его импульс равен 0.

Согласно закону сохранения импульса, сумма импульсов вагонов после столкновения также должна быть равна нулю. Так как импульс первого вагона сохраняется, то:

I1 + I2 = 0

45 кг * м/с + I2 = 0

I2 = -45 кг * м/с

Так как столкновение происходит горизонтально, скорость сцепки вагонов будет равна отношению суммарного импульса к суммарной массе системы:

V = (I1 + I2) / (m1 + m2) = (-45 кг * м/с) / (30 т + 20 т) = (-45 кг * м/с) / 50 т = -0,9 м/с

Следовательно, скорость сцепки вагонов составляет -0,9 м/с. Значение отрицательное, что означает, что вагоны сцепились и движутся в противоположных направлениях.

Демонстрация:
Посчитайте скорость сцепки вагонов, если у второго вагона будет масса 15 т, а у первого вагона - скорость 2 м/с.

Совет:
Чтобы лучше понять задачу, визуализируйте себе ситуацию со столкновением вагонов. Сохранение импульса позволяет нам определить скорость сцепки вагонов.

Дополнительное упражнение:
Вагон массой 40 т движется со скоростью 2 м/с. Вагон массой 60 т неподвижен. Какова будет скорость сцепки вагонов после столкновения?