1. В движущуюся по рельсам тележку массой 200 кг вертикально падает мешок песка массой 50 кг, после чего тележка едет вместе с мешком. Начальная скорость тележки равна 2 м/с, скорость мешка с песком непосредственно перед падением равна 1,2 м/с. а) Какая величина сохраняется при ударе мешка о тележку?
б) Чему будет равна скорость тележки с песком?
в) Чему равен модуль изменения импульса мешка с песком в результате столкновения с тележкой?
Дано:
m1 = 200 кг
m2 = 50 кг
v1 = 2 м/с
v2 = 1,2 м/с
Найти:
u = ?
delta p = ?
Сохраняется импульс системы p, что является ответом на вопрос в пункте а).
б) Тележка движется горизонтально, а мешок с песком - вертикально. Поэтому выберем горизонтальную ось, т.к. вдоль неё сохраняется движение тел. Кроме того, удар мешка с тележкой является неупругим, то есть после столкновения тела движутся с одинаковой скоростью. Тогда закон сохранения импульса будет:
Горизонтальная составляющая скорости мешка равна нулю (т.к. мешок падает строго вертикально), а тележка пусть движется вдоль оси Х (импульс будет со знаком "плюс"), поэтому:
Остаётся выразить скорость u и найти её:
1,6 м/с - скорость тележки с мешком песка.
в) Найдём проекции импульсов. Направим оси так, что до своего падения мешок двигался против оси Y (импульс будет со знаком "минус"), а после - всё так же сонаправленно оси Х. Тогда:
Теперь найдём проекции изменения импульса:
И теперь само изменение импульса:
ответ: а) сохраняется импульс p, б) 1,6 м/с в) 100 кг · м/с.