Для решения данной задачи, давайте используем закон сохранения импульса. Согласно этому закону, если система замкнута (на нее не действуют внешние силы), то сумма импульсов до события равна сумме импульсов после события.
Давайте обозначим:
- Массу сальбы: \( m_1 = 30 \, \text{кг} \)
- Массу ребенка: \( m_2 = 45 \, \text{кг} \)
- Скорость ребенка при прыжке: \( v_2 = 1.5 \, \text{м/с} \)
- Скорость сальбы до прыжка: \( v_1 \)
Перед прыжком система (сальба и ребенок) находится в состоянии покоя, значит, их начальная скорость равна нулю: \[ v_1 = 0 \] \[ v_2 = 0 \]
После прыжка система будет иметь следующую комбинацию:
- Импульс сальбы \( p_1 = m_1 \cdot v_1 \)
- Импульс ребенка \( p_2 = m_2 \cdot v_2 \)
Следовательно: \[ p_{\text{до}} = 0 = p_{\text{после}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 \]
Теперь подставим значения: \[ 0 = 30 \cdot v_1 + 45 \cdot 1.5 \]
Решив уравнение, получим: \[ 0 = 30 v_1 + 67.5 \] \[ 30 v_1 = -67.5 \] \[ v_1 = -\frac{67.5}{30} \] \[ v_1 = -2.25 \, \text{м/с} \]
Знак минус указывает на то, что скорость сальбы направлена в сторону, противоположную движению ребенка. Таким образом, скорость сальбы равна \( 2.25 \, \text{м/с} \) в сторону, противоположную прыжку.
Итак, итоговая информация:
- Скорость ребенка: \( 1.5 \, \text{м/с} \)
- Скорость сальбы: \( 2.25 \, \text{м/с} \).