Для решения этой задачи можно использовать закон сохранения импульса. Согласно этому закону, суммарный импульс до события равен суммарному импульсу после события, если система замкнута.
Обозначим:
- массу тележки \( m_1 = 4 \) кг,
- скорость тележки \( v_1 = 4 \) м/с,
- массу прыгунa \( m_2 = 60 \) кг,
- скорость прыгунa \( v_2 \) (это то, что мы ищем).
Перед прыжком тележка и прыгун находятся в покое, таким образом, общий импульс до прыжка равен нулю.
После прыжка импульс тележки станет \( m_1 \cdot v_1 \), а импульс прыгунa — \( m_2 \cdot v_2 \). Поскольку суммарный импульс должен остаться равным нулю, у нас есть следующее уравнение:
\[ m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = 0. \]
Теперь подставим известные значения:
\[ 4 \cdot 4 + 60 \cdot v_2 = 0. \]
Сначала посчитаем \( 4 \cdot 4 = 16 \):
\[ 16 + 60 \cdot v_2 = 0. \]
Теперь решим уравнение для \( v_2 \):
\[ 60 \cdot v_2 = -16, \]
\[ v_2 = -\frac{16}{60} = -\frac{4}{15} \approx -0.267 \text{ м/с}. \]
Отрицательный знак говорит о том, что прыгун движется в противоположном направлении по сравнению с движением тележки. Следовательно, скорость прыгунa составляет примерно \( 0.267 \) м/с в противоположном направлении.