Чтобы разобраться с задачей, воспользуемся принципом сохранения импульса.
Дано:
- Масса пули: ( m )
- Скорость пули после выстрела: ( v )
- Масса пистолета: ( M = 100m )
Принцип сохранения импульса
Импульс системы сохраняется, если на нее не действуют внешние силы. Перед выстрелом у пули и пистолета не было скорости, то есть:
[ P_{\text{total}}^{\text{до}} = 0 ]
После выстрела у нас есть импульс от пули и импульс от пистолета. Важно помнить, что пистолет будет двигаться в противоположном направлении к пуле, чтобы суммарный импульс системы оставался равным нулю.
Расчет
Импульс пули после выстрела:
[ P_{\text{пули}} = mv ]
Импульс пистолета (для него мы обозначим скорость через ( V )). Пистолет движется в противоположную сторону, поэтому его импульс можно записать как:
[ P_{\text{пистолета}} = -MV = -100mV ]
Сохраняя импульс:
Суммарный импульс системы после выстрела будет равен:
[ P_{\text{total}}^{\text{после}} = P_{\text{пули}} + P_{\text{пистолета}} = mv - 100mV ]
По принципу сохранения импульса:
[ P_{\text{total}}^{\text{после}} = 0 ]
Следовательно:
[ mv - 100mV = 0 ]
Решаем уравнение
Решим его относительно скорости пистолета ( V ):
( mv = 100mV )
Разделим обе стороны на ( m ) (при условии, что ( m \neq 0 )):
[ v = 100V ]
Теперь найдем ( V ):
[ V = \frac{v}{100} ]
Импульс пистолета
Импульс пистолета можно вычислить:
[ P_{\text{пистолета}} = -MV = -100m \cdot \frac{v}{100} = -mv ]
Импульс пистолета по модулю равен ( mv ) и направлен в противоположную сторону к движению пули.
Ответ
Таким образом, импульс, который приобретает пистолет после выстрела, равен ( mv / 100 ) по модулю, в ответах это:
А. О. Б. ( \frac{mv}{100} )