Чтобы решить эту задачу, воспользуемся законом сохранения импульса.
Обозначим скорость, с которой человек начинает двигаться, как \( v_c \), а скорость, с которой камень был брошен, как \( v_k \).
- Найдем скорость камня после броска. Так как он остановился через 20 метров за 2 секунды, мы можем использовать формулу для определения средней скорости:
\[ v_{avg} = \frac{S}{t} = \frac{20\, \text{м}}{2\, \text{с}} = 10\, \text{м/с} \]
Поскольку он замедляется до остановки, это значит, что начальная скорость \( v_k \) была равна 10 м/с (в момент броска).
- По закону сохранения импульса:
\[ m_k v_k + m_c v_c = 0 \]
где:
- \( m_k \) — масса камня (1 кг),
- \( v_k \) — скорость камня после броска (10 м/с),
- \( m_c \) — масса человека (60 кг),
- \( v_c \) — скорость человека после броска.
Подставим известные величины:
\[ 1\, \text{кг} \cdot 10\, \text{м/с} + 60\, \text{кг} \cdot v_c = 0 \]
- Теперь можно выразить \( v_c \):
\[ 10 + 60 v_c = 0 \] \[ 60 v_c = -10 \] \[ v_c = -\frac{10}{60} = -\frac{1}{6} \text{м/с} \approx -0.17\, \text{м/с} \]
Знак минус указывает на то, что человек движется в направлении, противоположном движению камня.
Таким образом, скорость, с которой начинает двигаться человек, составляет примерно 0.17 м/с в противоположную сторону от броска камня.