Студентка массой 45 кг прыгает с вышки в бассейне. Принимая массу Земли равной 6,0⋅1024 кг, найдите ускорение, которое в результате приобретает Земля, если ускорение студентки по отношению к Земле 9,8 м/с2. Примите результирующую силу, с которой студентка действует на Землю, равной силе гравитации, которая действует на студентку.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Импульс студентки до прыжка: P до = m * v, где m - масса студентки, v - скорость студентки до прыжка.
Импульс студентки после прыжка: P после = m * (-v), где "-" означает, что скорость студентки после прыжка направлена в противоположную сторону.
Так как в системе Земля-студентка не действуют внешние силы, то сила, с которой студентка действует на Землю (равная по модулю силе, с которой Земля действует на студентку), вызывает изменение импульса Земли.
Из закона сохранения импульса получаем: P до + P после = ΔP m v + m (-v) = ΔP m * (v - v) = ΔP 0 = ΔP
Это означает, что общий импульс системы до и после прыжка равен 0, то есть изменение импульса студентки равно изменению импульса Земли.
Теперь найдем изменение импульса Земли:
ΔP = m a t где a - ускорение, которое получает Земля, t - время, в течение которого происходит взаимодействие.
Так как в данной задаче нам известно ускорение студентки относительно Земли (9,8 м/с^2), то ускорение Земли будет равно этому значению, но с противоположным знаком (так как студентка и Земля движутся в противоположных направлениях).
Таким образом, ускорение, которое приобретает Земля в результате прыжка студентки, равно 9,8 м/с^2.
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса.
Импульс студентки до прыжка: P до = m * v, где m - масса студентки, v - скорость студентки до прыжка.
Импульс студентки после прыжка: P после = m * (-v), где "-" означает, что скорость студентки после прыжка направлена в противоположную сторону.
Так как в системе Земля-студентка не действуют внешние силы, то сила, с которой студентка действует на Землю (равная по модулю силе, с которой Земля действует на студентку), вызывает изменение импульса Земли.
Из закона сохранения импульса получаем: P до + P после = ΔP
m v + m (-v) = ΔP
m * (v - v) = ΔP
0 = ΔP
Это означает, что общий импульс системы до и после прыжка равен 0, то есть изменение импульса студентки равно изменению импульса Земли.
Теперь найдем изменение импульса Земли:
ΔP = m a t
где a - ускорение, которое получает Земля, t - время, в течение которого происходит взаимодействие.
Так как в данной задаче нам известно ускорение студентки относительно Земли (9,8 м/с^2), то ускорение Земли будет равно этому значению, но с противоположным знаком (так как студентка и Земля движутся в противоположных направлениях).
Таким образом, ускорение, которое приобретает Земля в результате прыжка студентки, равно 9,8 м/с^2.