Закон сохранения импульса
Физика

На горизонтальной поверхности лежит брусок массой 1,5 кг. Пуля летит по горизонтальному направлению и проходит через

На горизонтальной поверхности лежит брусок массой 1,5 кг. Пуля летит по горизонтальному направлению и проходит через брусок. Масса пули составляет 9 г. Перед ударом пуля двигается со скоростью 800 м/с, а после выхода из бруска её скорость уменьшается до 150 м/с. Какое расстояние пройдёт брусок до остановки, если коэффициент трения скольжения бруска о поверхность равен 0,2? При этом пренебречь массой бруска во время удара.
Верные ответы (1):
  • Okean
    Okean
    36
    Показать ответ
    Закон сохранения импульса позволяет решить эту задачу. Импульс - это величина, равная произведению массы на скорость. По закону сохранения импульса сумма импульсов до удара должна быть равна сумме импульсов после удара.

    Известно, что масса бруска составляет 1,5 кг, масса пули - 9 г (0,009 кг), начальная скорость пули - 800 м/с, а конечная скорость пули - 150 м/с. Пусть скорость бруска после удара равна V.

    Можно записать уравнение импульсов:
    (масса пули * начальная скорость пули) + (масса бруска * 0) = (масса пули * конечная скорость пули) + (масса бруска * V)

    Раскрывая скобки и упрощая уравнение:
    (0,009 кг * 800 м/с) = (0,009 кг * 150 м/с) + (1,5 кг * V)

    Решаем уравнение для V, чтобы найти скорость бруска после удара:
    0,009 кг * 800 м/с - 0,009 кг * 150 м/с = 1,5 кг * V
    7,2 кг·м/с - 1,35 кг·м/с = 1,5 кг·V
    5,85 кг·м/с = 1,5 кг·V
    V ≈ 3,9 м/с

    Теперь мы можем использовать уравнение движения для поиска расстояния, которое пройдет брусок до остановки. Уравнение движения без учета массы:
    V^2 = V0^2 - 2 * a * s

    Где V - конечная скорость бруска (равная 0), V0 - начальная скорость бруска (равная 3,9 м/с), a - ускорение, s - искомое расстояние.

    Раскрывая скобки и решая уравнение:
    0 = (3,9 м/с)^2 - 2 * a * s
    0 = 15,21 м^2/с^2 - 2 * a * s
    2 * a * s = 15,21 м^2/с^2

    Мы знаем, что сила трения равна μ * m * g, где μ - коэффициент трения скольжения, m - масса бруска, g - ускорение свободного падения.
    Так как трение приводит к замедлению движения до остановки, сила трения будет действовать противоположно начальному движению бруска.

    Учитывая это, уравнение силы трения можно записать следующим образом:
    μ * m * g = m * a

    Теперь мы можем использовать это уравнение, чтобы найти ускорение:

    μ * m * g = m * a
    0,2 * 1,5 кг * 9,8 м/с^2 = 1,5 кг * a
    2,94 Н = 1,5 кг * a
    a ≈ 1,96 м/с^2

    Теперь мы можем использовать найденное ускорение в уравнении движения, чтобы найти искомое расстояние:

    0 = (3,9 м/с)^2 - 2 * (1,96 м/с^2) * s
    0 = 15,21 м^2/с^2 - 3,92 м/с^2 * s
    3,92 м/с^2 * s = 15,21 м^2/с^2
    s ≈ 3,88 м

    Таким образом, брусок пройдет около 3,88 м до остановки.

    Совет: Чтобы лучше понять эту задачу, полезно обратить внимание на концепцию сохранения импульса и на использование равенства импульсов до и после удара. Также поможет знание уравнения движения для нахождения расстояния.
Написать свой ответ: