Для решения этой задачи, давайте рассмотрим закон сохранения импульса. Impuls (импульс) определяется как произведение массы на скорость.
Предположим, что масса неподвижного сандалия (30 кг) и масса ребенка (45 кг). Когда ребенок прыгает, суммарный импульс системы (сандалий + ребенок) до прыжка равен суммарному импульсу после прыжка.
Импульс до прыжка: Поскольку сандалий неподвижен, его скорость равна 0 м/с. Импульс сандалия: \( P_{sandaliy} = m_{sandaliy} \cdot v_{sandaliy} = 30 \, \text{кг} \cdot 0 \, \text{м/с} = 0 \, \text{кг·м/с} \).
Импульс ребенка также равен 0 м/с до прыжка, потому что он тоже оказывается на сандалии: \( P_{rebenok} = m_{rebenok} \cdot v_{rebenok} = 45 \, \text{кг} \cdot 0 \, \text{м/с} = 0 \, \text{кг·м/с} \).
Таким образом, общий импульс до прыжка: \( P_{total\, pre} = P_{sandaliy} + P_{rebenok} = 0 + 0 = 0 \, \text{кг·м/с} \).
Импульс после прыжка: После того как ребенок прыгает, его скорость составляет 1,5 м/с, и мы можем найти импульс ребенка: \( P_{rebenok\, post} = m_{rebenok} \cdot v_{rebenok} = 45 \, \text{кг} \cdot 1,5 \, \text{м/с} = 67,5 \, \text{кг·м/с} \).
Поскольку общий импульс до и после должен оставаться постоянным, мы можем выразить импульс сандалия после прыжка через его массу и скорость: \( P_{sandaliy\, post} + P_{rebenok\, post} = 0 \). Таким образом: \( P_{sandaliy\, post} = - P_{rebenok\, post} \). \( P_{sandaliy\, post} = - 67,5 \, \text{кг·м/с} \).
Теперь можем выразить скорость сандалия: \( P_{sandaliy\, post} = m_{sandaliy} \cdot v_{sandaliy\, post} \). Тогда: \( -67,5 \, \text{кг·м/с} = 30 \, \text{кг} \cdot v_{sandaliy\, post} \).
Разделяя обе стороны на 30 кг, мы получим: \( v_{sandaliy\, post} = \frac{-67,5 \, \text{кг·м/с}}{30 \, \text{кг}} = -2,25 \, \text{м/с} \).
Таким образом, скорость сандалия после прыжка составляет -2,25 м/с, что означает, что он движется в противоположном направлении относительно направления, в котором прыгнул ребенок.