Летящий снаряд разрывается на два осколка. Первый осколок летит под углом 90о к первоначальному направлению со скоростью 500 м/с, а второй – под углом 30о со скоростью 1000 м/с. Найдите отношение массы первого осколка к массе второго осколка. 1) 1 2) 2 3) 2,5 4) 1,4
Для решения этой задачи нам необходимо воспользоваться законами сохранения импульса и энергии.
Из закона сохранения импульса получаем: m1v1 + m2v2 = m1'v1' + m2'v2'
где m1, m2 - массы осколков до взрыва, v1, v2 - скорости осколков до взрыва, m1', m2' - массы осколков после взрыва, v1', v2' - скорости осколков после взрыва.
Для решения этой задачи нам необходимо воспользоваться законами сохранения импульса и энергии.
Из закона сохранения импульса получаем:
m1v1 + m2v2 = m1'v1' + m2'v2'
где m1, m2 - массы осколков до взрыва, v1, v2 - скорости осколков до взрыва, m1', m2' - массы осколков после взрыва, v1', v2' - скорости осколков после взрыва.
Составляем систему уравнений:
1) m1v1 = m1'v1'cos(90) + m2'v2'cos(30)
2) m2v2 = m1'v1'sin(90) + m2'v2'sin(30)
Из условий задачи:
v1 = 500 м/c, v2 = 1000 м/c, v1' = v1, v2' = v2
cos(90) = 0, cos(30) = √3/2, sin(90) = 1, sin(30) = 0.5
Подставляем все известные значения:
m1500 = m1'5000 + m2'1000√3/2
m21000 = m1'5001 + m2'10000.5
Упрощаем уравнения:
1) m1 = m2'*√3/2
2) m2 = m1' + m2'/2
Теперь из условия задачи у нас есть еще одно уравнение:
m1/m2 = ?
Преобразуем уравнения для удобства:
1) m2' = 2m1/√3
2) m1' = m2 - m2'/2
Подставляем второе уравнение в первое:
m1' = m2 - m1/√3
Подставляем полученные значения в уравнение для отношения масс осколков:
m1/(2m1/√3) ≈ 1,4
Ответ: 4) 1,4