Давайте разберемся с поставленной задачей по шагам.
Дано:
- Масса пули: \( M \)
- Масса пистолета: \( 100M \)
Что требуется найти:
- Импульс пистолета после выстрела.
Обоснование и решение
Шаг 1: Закон сохранения импульса
В закрытой системе (пистолет и пуля — до выстрела неподвижны и связаны только взаимодействием при выстреле) суммарный импульс до выстрела равен суммарному импульсу после выстрела.
Изначально весь система неподвижна, значит:
\[ P_{\text{до}} = 0 \]
После выстрела:
\[ P_{\text{итог}} = P_{\text{пуля}} + P_{\text{пистолет}} = 0 \]
Шаг 2: Запись выражений для импульсов
Импульс — это произведение массы на скорость:
\[ P = m v \]
Обозначим:
- Скорость пули — \( v \)
- Скорость пистолета — \( V \)
Тогда:
\[ M \times v + 100 M \times V = 0 \]
Из этого следует:
\[ 100 M V = - M v \]
или
\[ V = - \frac{v}{100} \]
Знак минус показывает, что пистолет движется в противоположную сторону относительно пули.
Шаг 3: Импульс пистолета
Импульс пистолета:
\[ P_{\text{пистолет}} = 100 M \times V \]
Подставляем \( V \):
\[ P_{\text{пистолет}} = 100 M \times \left( - \frac{v}{100} \right) = - M v \]
Ответ:
Импульс пистолета равен по абсолютной величине импульсу пули \( M v \), но противоположен ему по знаку.
Итог:
Если масса пули \( M \), а ее скорость — \( v \), то после выстрела импульс пистолета:
\[ \boxed{ P_{\text{пистолет}} = - M v } \]
То есть, он приобретает импульс равный по величине импульсу пули, направленный в противоположную сторону.