Для решения данной задачи можно воспользоваться законом сохранения импульса, который гласит, что в закрытой системе общий импульс до взаимодействия равен общему импульсу после взаимодействия.
Обозначим:
- массу вагонетки \( m_1 = 200 \) кг,
- скорость вагонетки \( v_1 = 3 \) м/с,
- массу груза \( m_2 = 100 \) кг,
- скорость груза \( v_2 = 0 \) м/с (так как груз опускается сверху и в момент падения его начальная скорость нулевая).
Сначала найдем общий импульс системы до того, как груз попадает в вагонетку:
\[ P_{до} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 = 200 \, \text{кг} \cdot 3 \, \text{м/с} + 100 \, \text{кг} \cdot 0 \, \text{м/с} = 600 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} \]
После того как груз упал в вагонетку, общая масса системы становится:
\[ m_{общ} = m_1 + m_2 = 200 \, \text{кг} + 100 \, \text{кг} = 300 \, \text{кг} \]
Обозначим новую скорость вагонетки с грузом как \( v_f \). По закону сохранения импульса:
\[ P_{до} = P_{после} \]
\[ 600 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = m_{общ} \cdot v_f \]
Подставим известные значения и найдем \( v_f \):
\[ 600 \, \text{кг} \cdot \text{м/с} = 300 \, \text{кг} \cdot v_f \]
\[ v_f = \frac{600 \, \text{кг} \cdot \text{м/с}}{300 \, \text{кг}} = 2 \, \text{м/с} \]
Таким образом, скорость вагонетки после того, как груз упал в неё, составляет 2 м/с.