Задача по физике. С лодки, движущейся со скоростью 1,53 м/с, человек бросает весло массой 5,5 кг с горизонтальной скоростью 6,75 м/с противоположно движению лодки. С какой скоростью стала двигаться лодка после броска, если её масса вместе с человеком равна 205 кг?
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Обозначим:
( m_1 = 205 \, \text{кг} ) — масса лодки с человеком,( v_1 = 1,53 \, \text{м/с} ) — скорость лодки до броска весла,( m_2 = 5,5 \, \text{кг} ) — масса весла,( v_2 = -6,75 \, \text{м/с} ) — скорость весла после броска (отрицательная, потому что оно бросается противоположно движению лодки),( v_f ) — искомая скорость лодки после броска.
По закону сохранения импульса, импульс системы до броска равен импульсу системы после броска:
[ m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_f + m_2 v_2' ]
Здесь ( v_2' ) — скорость весла после броска (она равна ( v_2 ), поскольку мы уже взяли ее в расчет).
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Обозначим:
( m_1 = 205 \, \text{кг} ) — масса лодки с человеком,( v_1 = 1,53 \, \text{м/с} ) — скорость лодки до броска весла,( m_2 = 5,5 \, \text{кг} ) — масса весла,( v_2 = -6,75 \, \text{м/с} ) — скорость весла после броска (отрицательная, потому что оно бросается противоположно движению лодки),( v_f ) — искомая скорость лодки после броска.По закону сохранения импульса, импульс системы до броска равен импульсу системы после броска:
[
m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_f + m_2 v_2'
]
Здесь ( v_2' ) — скорость весла после броска (она равна ( v_2 ), поскольку мы уже взяли ее в расчет).
Подставляем известные значения:
[
(205 \, \text{кг}) \times (1,53 \, \text{м/с}) + (5,5 \, \text{кг}) \times (-6,75 \, \text{м/с}) = (205 \, \text{кг}) \times v_f
]
Теперь вычислим каждую из частей:
Импульс лодки с человеком до броска:
[
205 \, \text{кг} \times 1,53 \, \text{м/с} = 313,65 \, \text{кг м/с}
]
Импульс весла после броска:
[
5,5 \, \text{кг} \times (-6,75 \, \text{м/с}) = -37,125 \, \text{кг м/с}
]
Теперь подставим эти значения в уравнение:
[
313,65 \, \text{кг м/с} - 37,125 \, \text{кг м/с} = 205 \, \text{кг} \times v_f
]
Теперь вычислим сумму:
[
313,65 - 37,125 = 276,525 \, \text{кг м/с}
]
Теперь найдем скорость лодки ( v_f ):
[
v_f = \frac{276,525 \, \text{кг м/с}}{205 \, \text{кг}} \approx 1,35 \, \text{м/с}
]
Таким образом, после броска весла лодка начнет двигаться с новой скоростью примерно ( 1,35 \, \text{м/с} ).