С какой скоростью будет двигаться осколок массой 3m, который разлетится в противоположном направлении?

Суть вопроса: Закон сохранения импульса.

Инструкция: Закон сохранения импульса, также известный как закон сохранения движения, гласит, что взаимодействие двух объектов в замкнутой системе приводит к обмену импульсом между ними. Импульс определяется как произведение массы объекта на его скорость.

В данной задаче осколок массой 3m разлетается в противоположном направлении, следовательно, его начальный импульс равен противоположному по направлению и равному по величине импульсу изначального объекта массой m. Закон сохранения импульса говорит нам, что в замкнутой системе сумма всех импульсов до взаимодействия должна быть равна сумме всех импульсов после взаимодействия.

Пусть скорость изначального объекта массой m равна v. Тогда по закону сохранения импульса:

m * v = 3m * v_осколка,

где v_осколка - скорость осколка.

Решив данное уравнение относительно v_осколка, получим:

v_осколка = v / 3.

Таким образом, скорость осколка будет равна одной трети скорости изначального объекта.

Дополнительный материал:
Задача: Если изначальный объект двигался со скоростью 12 м/с, с какой скоростью будет двигаться осколок массой 3кг, который разлетится в противоположном направлении?

Объяснение: Изначальный объект двигался со скоростью 12 м/с, поэтому его скорость v равна 12 м/с. Согласно закону сохранения импульса, скорость осколка v_осколка будет равна одной трети скорости изначального объекта. Подставим значения:

v_осколка = 12 м/с / 3 = 4 м/с.

Таким образом, осколок будет двигаться со скоростью 4 м/с в противоположном направлении.

Совет: Для лучшего понимания закона сохранения импульса, рекомендуется ознакомиться с понятием импульса, его определением и формулой для вычисления (импульс = масса * скорость). Также полезно изучить примеры задач, связанных с законом сохранения импульса, чтобы лучше понять его применение в различных ситуациях.

Задание для закрепления:
Объект массой 5 кг движется со скоростью 10 м/с. Если он сталкивается с неподвижным объектом массой 2 кг, какая будет скорость движения после столкновения у каждого из объектов? (предположите, что столкновение происходит в одну сторону без трения)

Содержание вопроса: Закон сохранения импульса и движение осколка.

Объяснение: Чтобы ответить на этот вопрос, нам необходимо использовать закон сохранения импульса. По этому закону, сумма импульсов системы до и после взрыва должна оставаться постоянной.

Импульс выражается как произведение массы на скорость. Пусть первый осколок имеет массу m и движется со скоростью v, а второй осколок имеет массу 3m и движется в противоположном направлении со скоростью V.

Перед взрывом импульс системы равен сумме импульсов двух осколков: mv - 3mV.

После взрыва импульс первого осколка равен mv, и импульс второго осколка равен 3mV.

Таким образом, у нас есть уравнение: mv - 3mV = mv" + 3mV", где v" и V" - скорости осколков после взрыва.

Мы также знаем, что масса первого осколка m равна массе второго осколка 3m, поэтому m" = 3m.

Для нахождения скорости второго осколка, нужно решить уравнение, где известными являются массы m и 3m, и скорость первого осколка v.

Пример: Пусть масса первого осколка равна 2 кг, а его скорость равна 6 м/с. Какая будет скорость второго осколка?

Решение: Масса второго осколка будет 6 кг (3 × 2 кг). Подставив значения в уравнение, получим:

(2 кг × 6 м/с) - (6 кг × V) = (2 кг × v") + (6 кг × V")

12 - 6V = 2v" + 6V"

Учитывая, что v = v" и V = V", упростим уравнение:

6V = 2v

V = (2/6)v

V = 1/3v

Таким образом, скорость второго осколка будет составлять 1/3 скорости первого осколка.

Совет: Чтобы лучше понять концепцию закона сохранения импульса, можно провести небольшой эксперимент. Возьмите две шайбы или две монеты одинакового веса. Положите их друг на друга на гладкую поверхность и расположите руку так, чтобы она сохраняла положение шайб. Затем резко отодвиньте руку в сторону, отталкивая от нее верхнюю шайбу. Вы увидите, что верхняя шайба начнет двигаться прямо, а нижняя шайба будет двигаться в противоположном направлении.

Закрепляющее упражнение: Масса тела, движущегося со скоростью 10 м/с, равна 2 кг. Если оно разлетается на два осколка, противоположно направленных друг относительно друга, найдите скорость второго осколка, если масса первого осколка составляет 3 кг.