Для решения этой задачи мы можем использовать закон сохранения импульса. Этот закон утверждает, что общий импульс системы до и после события должен оставаться постоянным при отсутствии внешних сил.
Обозначим:
- массу мальчика \( m_1 = 40 \) кг,
- скорость мальчика при прыжке \( v_1 = 2 \) м/с,
- массу лодки \( m_2 \) (которую мы хотим найти),
- скорость лодки после прыжка \( v_2 = 1 \) м/с.
Перед прыжком импульс системы (мальчика и лодки) равен нулю, так как лодка находится в состоянии покоя. После прыжка импульс системы также должен оставаться нулевым. Это можно выразить следующим образом:
\[ 0 = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 \]
Так как скорость лодки будет направлена в противоположную сторону к скорости мальчика (поэтому мы можем использовать отрицательное значение), у нас получится:
\[ 0 = 40 \cdot 2 + m_2 \cdot (-1) \]
Это упрощается до:
\[ 0 = 80 - m_2 \]
Теперь мы можем выразить массу лодки:
\[ m_2 = 80 \]
Таким образом, масса лодки составляет 80 кг.