Свободно падающий мячик массой 934 г ударился о пол со скоростью, модуль которой равен 8.4 м/с, и подпрыгнул на высоту 44 см. Определи модуль изменения импульса мячика при ударе. При расчете принять g = 10 м/с^2, ответ округлить до тысячных.
где: m = 0.934 кг массамячикамасса мячикамассамячика
v = 8.4 м/с скоростьмячикадоудараскорость мячика до удараскоростьмячикадоудара
h = 0.44 м высота,накоторуюподпрыгнулмячиквысота, на которую подпрыгнул мячиквысота,накоторуюподпрыгнулмячик
g = 10 м/с² ускорениесвободногопаденияускорение свободного паденияускорениесвободногопадения
v' = ? скоростьмячикапослеудараскорость мячика после удараскоростьмячикапослеудара
h' = 0 высотапослеударавысота после ударавысотапослеудара
Из закона сохранения энергии механической системы до удара и после удара можно найти скорость мячика после удара:
До удара: mgh=12mv2mgh = \frac{1}{2}mv^2mgh=21 mv2После удара: 12mv2=12mv′2+mgh′\frac{1}{2}mv^2 = \frac{1}{2}mv'^2 + mgh'21 mv2=21 mv′2+mgh′где:
m = 0.934 кг массамячикамасса мячикамассамячика v = 8.4 м/с скоростьмячикадоудараскорость мячика до удараскоростьмячикадоудара h = 0.44 м высота,накоторуюподпрыгнулмячиквысота, на которую подпрыгнул мячиквысота,накоторуюподпрыгнулмячик g = 10 м/с² ускорениесвободногопаденияускорение свободного паденияускорениесвободногопадения v' = ? скоростьмячикапослеудараскорость мячика после удараскоростьмячикапослеудара h' = 0 высотапослеударавысота после ударавысотапослеудара
12<em>0.934</em>8.42=12<em>0.934</em>v′2+0.934<em>10</em>0.44\frac{1}{2} <em> 0.934 </em> 8.4^2 = \frac{1}{2} <em> 0.934 </em> v'^2 + 0.934 <em> 10 </em> 0.4421 <em>0.934</em>8.42=21 <em>0.934</em>v′2+0.934<em>10</em>0.44
32.9872=0.467v′2+4.1061632.9872 = 0.467v'^2 + 4.1061632.9872=0.467v′2+4.10616
0.467v′2=28.881840.467v'^2 = 28.881840.467v′2=28.88184
v′2=61.83006v'^2 = 61.83006v′2=61.83006
v′≈7.857v' \approx 7.857v′≈7.857 м/с
Теперь можем найти изменение импульса мячика:
∣Δp∣=m∣v−v′∣|Δp| = m|v - v'|∣Δp∣=m∣v−v′∣
∣Δp∣=0.934∗∣8.4−7.857∣|Δp| = 0.934 * |8.4 - 7.857|∣Δp∣=0.934∗∣8.4−7.857∣
∣Δp∣=0.934∗0.543|Δp| = 0.934 * 0.543∣Δp∣=0.934∗0.543
∣Δp∣≈0.507|Δp| ≈ 0.507∣Δp∣≈0.507 кг·м/с
Ответ: Модуль изменения импульса мячика при ударе составляет приблизительно 0.507 кг·м/с.