Вопрос 1: Скорость совместного движения пластилиновых шаров после столкновения
Здесь мы имеем дело с пластилиновыми шарами, что подразумевает неупругое столкновение. В таких случаях шары слипаются и продолжают двигаться вместе с одной скоростью. Для решения задачи применим закон сохранения импульса.
Импульс системы до столкновения должен быть равен импульсу системы после столкновения. Пусть масса каждого шара равна ( m ).
До столкновения:
- Импульс первого шара: ( m \cdot v_1 )
- Импульс второго шара: ( m \cdot v_2 )
Суммарный импульс до столкновения:
[ p_{\text{до}} = m \cdot v_1 + m \cdot v_2 = m(v_1 + v_2) ]
После столкновения шары слипнутся и будут двигаться с общей скоростью ( v ). Масса слипшихся шаров составит ( 2m ). Импульс системы после столкновения:
[ p_{\text{после}} = (2m) \cdot v ]
По закону сохранения импульса:
[ p{\text{до}} = p{\text{после}} ]
[ m(v_1 + v_2) = (2m) \cdot v ]
Разделим обе части уравнения на ( 2m ):
[ v = \frac{v_1 + v_2}{2} ]
Подставим значения ( v_1 = 3 \, \text{м/с} ) и ( v_2 = 2 \, \text{м/с} ):
[ v = \frac{3 + 2}{2} = \frac{5}{2} = 2.5 \, \text{м/с} ]
Таким образом, правильный ответ:
б) 2.5 м/с
Вопрос 2: Импульс лодки после прыжка человека
Здесь нужно применить закон сохранения импульса в системе "человек-лодка". Импульс системы до того, как человек спрыгнул, равен нулю, так как оба объекта находятся в покое. После прыжка человека лодка будет двигаться в противоположном направлении, чтобы сохранить общий импульс системы.
Пусть масса человека ( m{\text{ч}} = 60 \, \text{кг} ), масса лодки ( m{\text{л}} = 5m{\text{ч}} = 5 \cdot 60 = 300 \, \text{кг} ). Скорость человека относительно земли ( v{\text{ч}} = 2 \, \text{м/с} ).
Импульс человека после прыжка:
[ p{\text{ч}} = m{\text{ч}} \cdot v_{\text{ч}} = 60 \cdot 2 = 120 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
По закону сохранения импульса, импульс лодки должен быть равен по величине и противоположен по направлению импульсу человека:
[ p{\text{л}} = - p{\text{ч}} = -120 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
Импульс — это векторная величина, и нас интересует только его величина, которая равна 120 кг·м/с.
Таким образом, правильный ответ:
а) 120 кг·м/с