Для решения этой задачи можно воспользоваться законом сохранения импульса. Согласно этому закону, если система изолирована (в данном случае лодка и мальчик), то общий импульс системы до события (прыжка) равен общему импульсу после события.
Обозначим:
- \( m_1 \) — масса лодки (120 кг),
- \( m_2 \) — масса мальчика (20 кг),
- \( u_2 \) — скорость, с которой мальчик прыгает (м/с),
- \( v_1 \) — скорость лодки после прыжка (которую мы ищем).
Исходя из закона сохранения импульса, первоначально система (лодка + мальчик) имеет нулевой импульс, так как лодка неподвижна:
\[ P_{\text{нач}} = 0 \]
После того как мальчик прыгает, система будет иметь следующий импульс:
\[ P_{\text{кон}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot u_2 \]
Так как импульс сохраняется, можем записать уравнение:
\[ 0 = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot u_2 \]
Отсюда можем выразить скорость лодки \( v_1 \):
\[ v_1 = -\frac{m_2 \cdot u_2}{m_1} \]
Теперь подставим числа:
\[ v_1 = -\frac{20 \cdot u_2}{120} = -\frac{u_2}{6} \]
То есть скорость лодки будет равна \(-\frac{u_2}{6}\) м/с, где знак минус указывает на то, что лодка будет двигаться в противоположном направлении к направлению прыжка мальчика.
Таким образом, если вы подставите значение скорости прыжка мальчика \( u_2 \), вы сможете определить скорость лодки.