Чтобы найти изменение импульса мяча, нам сначала нужно понять, что такое импульс и как он изменяется при ударе.
Импульс (или количество движения) — это векторная величина, которая определяется как произведение массы тела на его скорость. Он обозначается как ( p ) и вычисляется по формуле:
[ p = m \cdot v ]
где ( m ) — масса тела, а ( v ) — его скорость.
В данном случае:
- масса мяча ( m = 100 ) г = 0,1 кг (переведем в килограммы, так как в системе СИ масса измеряется в килограммах),
- начальная скорость мяча ( v_1 = 108 ) км/ч. Переведем скорость в метры в секунду: ( 108 ) км/ч = ( 108 \times \frac{1000}{3600} ) м/с = 30 м/с.
После удара о стенку мяч отскакивает с той же скоростью, но в противоположном направлении. Это означает, что его конечная скорость ( v_2 = -30 ) м/с (знак минус показывает, что направление скорости изменилось на противоположное).
Теперь найдем изменение импульса мяча, которое определяется как разность конечного и начального импульсов:
[ \Delta p = p_2 - p_1 ]
где ( p_1 = m \cdot v_1 ) — начальный импульс,
( p_2 = m \cdot v_2 ) — конечный импульс.
Подставим значения:
[ p_1 = 0,1 \, \text{кг} \times 30 \, \text{м/с} = 3 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
[ p_2 = 0,1 \, \text{кг} \times (-30) \, \text{м/с} = -3 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
Теперь рассчитаем изменение импульса:
[ \Delta p = -3 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} - 3 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = -6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} ]
Таким образом, изменение импульса мяча составляет (-6 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}). Знак минус указывает на то, что направление импульса изменилось на противоположное.