Чтобы решить эту задачу, воспользуемся законом сохранения импульса. Согласно этому закону, импульс системы до столкновения равен импульсу после столкновения, если внешние силы не действуют на систему.
Перед столкновением у нас есть снаряд, движущийся с определённой скоростью, и неподвижная платформа. Рассмотрим значения:
- Скорость снаряда (v₁) = 300 м/с
- Масса снаряда (m₁) = 50 кг
- Масса платформы (m₂) = 7,45 т = 7450 кг (переходим в килограммы)
Перед столкновением импульс системы равен: \( P_{\text{до}} = m_1 \cdot v_1 + m_2 \cdot v_2 \)
Поскольку платформа неподвижна, её скорость (v₂) равна 0, и импульс платформы равен 0. Поэтому получаем: \[ P_{\text{до}} = 50 \, \text{кг} \cdot 300 \, \text{м/с} + 7450 \, \text{кг} \cdot 0 = 15000 \, \text{кг·м/с} \]
После столкновения снаряд застревает в песке, и вся система (платформа и снаряд) будет двигаться с одной скоростью (v). Общая масса системы равна: \[ m_{total} = m_1 + m_2 = 50 \, \text{кг} + 7450 \, \text{кг} = 7500 \, \text{кг} \]
Импульс после столкновения: \[ P_{\text{после}} = m_{total} \cdot v \]
Согласно закону сохранения импульса: \[ P_{\text{до}} = P_{\text{после}} \] \[ 15000 \, \text{кг·м/с} = 7500 \, \text{кг} \cdot v \]
Теперь решим уравнение для нахождения скорости v: \[ v = \frac{15000 \, \text{кг·м/с}}{7500 \, \text{кг}} = 2 \, \text{м/с} \]
Таким образом, скорость, с которой будет двигаться платформа после столкновения, составляет 2 м/с.