Ученик массой 50 кг, стоя на льду, отбрасывает от себя горизонтально портфель массой 1 кг со скоростью 5 м/с. С какой скоростью и в каком направлении после броска начнет двигаться…
Ученик массой 50 кг, стоя на льду, отбрасывает от себя горизонтально портфель массой 1 кг со скоростью 5 м/с. С какой скоростью и в каком направлении после броска начнет двигаться ученик?
Для решения этой задачи воспользуемся законом сохранения импульса. Согласно этому закону, в замкнутой системе суммарный импульс до взаимодействия равен суммарному импульсу после взаимодействия.
Обозначим:
- масса ученика \( m_1 = 50 \, \text{кг} \)
- масса портфеля \( m_2 = 1 \, \text{кг} \)
- скорость портфеля \( v_2 = 5 \, \text{м/с} \)
- скорость ученика после броска \( v_1 \)
Перед броском суммарный импульс равен нулю, так как и ученик, и портфель находятся в состоянии покоя.
После броска импульс будет равен: \[ m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = 0 \]
Подставим известные значения: \[ 50 \cdot v_1 + 1 \cdot 5 = 0 \]
Решим уравнение относительно \( v_1 \): \[ 50 \cdot v_1 = -5 \] \[ v_1 = -\frac{5}{50} = -0.1 \, \text{м/с} \]
Знак «минус» указывает на то, что направление движения ученика будет противоположным направлению броска портфеля.
Таким образом, ученик начнет двигаться со скоростью \( 0.1 \, \text{м/с} \) в сторону, противоположную направлению броска портфеля.
