Какую силу передает клюшка хоккеиста шайбе массой 250 г, чтобы она, после удара продолжала скользить по льду

Тема урока: Физика - Законы движения

Разъяснение:
Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать законы сохранения энергии и импульса.

Первым делом найдем начальную кинетическую энергию шайбы. Формула для кинетической энергии (Ек) выглядит следующим образом:
Ек = (масса * скорость^2) / 2

где масса шайбы (м) равна 250 г (или 0.25 кг), а скорость (v) равна 30 м/с.

Подставим известные значения в формулу и найдем начальную кинетическую энергию шайбы:
Ек = (0.25 * 30^2) / 2 = 112.5 Дж

Теперь рассмотрим закон сохранения энергии. После удара, кинетическая энергия шайбы полностью переходит в потенциальную энергию трения. В данном случае она представляется как работа трения, которая определяется формулой:
Ртр = сила * расстояние

Мы хотим найти силу (F), поэтому формулу можно переписать следующим образом:
F = Ртр / расстояние

По условию, шайба продолжает скользить со скоростью 30 м/с в течение 0.02 секунды. Расстояние (s) можно найти, используя формулу:
s = скорость * время

Подставим известные значения в формулу и найдем расстояние, которое шайба проходит:
s = 30 * 0.02 = 0.6 м

Теперь можем найти силу:
F = 112.5 / 0.6 = 187.5 Н

Демонстрация:
Ударив шайбу, хоккеист оказывает на нее силу величиной 187.5 Н, чтобы она продолжала скользить по льду со скоростью 30 м/с в течение 0.02 секунды.

Совет:
Важно запомнить основные законы сохранения энергии и импульса, а также уметь применять их в различных задачах. При решении задач, связанных с движением тела, всегда старайтесь анализировать, какие величины известны и какие нужно найти. Также обратите внимание на единицы измерения, чтобы они были согласованы во всех формулах.

Задача на проверку:
Хоккеист катает шайбу массой 200 г со скоростью 10 м/с по льду. Какую силу приложил хоккеист к шайбе, чтобы она продолжала двигаться равномерно, если трение отсутствует? (Ответ в Ньютонах)

Предмет вопроса: Законы движения в физике

Пояснение: Чтобы ответить на ваш вопрос, мы можем использовать законы сохранения импульса и энергии. Сила, передаваемая клюшкой хоккеиста шайбе, будет определяться изменением импульса шайбы.

Импульс шайбы до удара равен произведению ее массы на начальную скорость: p = m * v. Так как вы уже знаете массу шайбы (250 г) и ее начальную скорость (30 м/с), можно найти начальный импульс шайбы.

После удара шайба все еще продолжает скользить по льду, значит, ее финальный импульс должен быть равен начальному импульсу. Таким образом, чтобы найти силу, передаваемую клюшкой, нужно знать изменение импульса.

Изменение импульса равно разности начального и конечного импульсов: Δp = p_final - p_initial. Поскольку финальный импульс равен начальному импульсу, изменение импульса будет равно нулю. Следовательно, сила, передаваемая клюшкой, также равна нулю.

Дополнительный материал:
Дано:
Масса шайбы (m) = 250 г (или 0.25 кг)
Начальная скорость шайбы (v) = 30 м/с

Решение:
Начальный импульс шайбы (p_initial) = m * v = 0.25 кг * 30 м/с = 7.5 кг * м/с

Финальный импульс шайбы (p_final) = p_initial = 7.5 кг * м/с

Изменение импульса (Δp) = p_final - p_initial = 7.5 кг * м/с - 7.5 кг * м/с = 0

Сила (F), передаваемая клюшкой, равна нулю.

Совет: Для лучшего понимания законов сохранения импульса и энергии в физике, рекомендуется сначала ознакомиться с основными концепциями и определениями этих законов. Проанализируйте различные примеры задач на сохранение импульса и энергии, для закрепления основных понятий.

Дополнительное упражнение:
Хоккеист с массой 80 кг движется со скоростью 10 м/с. Какую силу сопротивления воздуха испытывает хоккеист, если его скорость уменьшается до 5 м/с за 4 секунды? (Подсказка: используйте второй закон Ньютона и известные данные о хоккеисте)