Если резко ударить мотком по лежащей на полу доске – то она подскочит. Это произойдет потому, что молоток передаст доске импульс, с которым она частично упруго провзаимодействует с полом и отскочит. Примерно такие же события здесь будут происходить между клином и горизонтальной поверхностью. Клин либо отскочит, если он провзаимодействует с поверхностью упруго, либо он просто потеряет энергию вертикального импульса при неупругом взаимодействии с горизонтальной поверхностью. А поэтому было бы ошибкой учесть только горизонтальную скорость клина в энергетическом уравнении.
Ещё раз, как именно клин после удара будет взаимодействовать с горизонтальной поверхностью – мы не знаем (будет скакать или просто будет двигаться горизонтально), поскольку нам не заданы параметры взаимодействия клина и поверхности (абсолютно-упругое, абсолютно-неупругое и т.п.), но в любом случае, нам необходимо учесть часть кинетической энергии, которую будет нести вертикальный (!) импульс клина.
Что бы развеять сомнения, добавлю, что, поскольку мы считаем удар мгновенным, то в тот момент, когда шар УЖЕ оторвётся от верхней поверхности – нижняя поверхность клина ЕЩЁ «не будет» знать, что клин уже движется вниз, поскольку сигнал (в виде упругой волны) о верхнем взаимодействии ещё не дойдёт до дна.
Шар взаимодействует с клином точно поперёк их общей поверхности в момент контакта. А поверхность эта сориентирована к горизонту под углом 30°. Стало быть, сила, действующая на клин – будет придавать вертикальный импульс и скорость в √3 раза больший, чем горизонтальный импульс и скорость.
Обозначим горизонтальную скорость клина, как – u, тогда его вертикальная скорость √3u .
Будем считать, что скорость шара после отскока направлена вбок и ВВРЕХ. Именно из этих соображений далее будем записывать законы сохранения (если получится отрицательное значение скорости, то значит, она направлена – вниз). Обозначим горизонтальную составляющую конечной скорости шара, как vx, а вертикальную, как vy.
Из закона сохранения импульса по горизонтали ясно, что:
mvx = Mu ;
vx = [M/m] u ;
Из закона сохранения импульса по вертикальной оси найдём vy:
mV = M√3u – mvy ;
vy = √3[M/m]u – V ;
Из закона сохранения энергии найдём горизонтальную скорость клина:
1. t=l/v
l=1,5km=1500m
t=1500/0,5= 3000c 1,5км= 1500 м; t=s:v; t=1500:0,5; t=3000секунд=50минут
ответ: за 3000с. или за 50мин
2. т.к. v равномомерное движение, то здесь будет такая формула
S=t*v но нужно минут перевести в секунды
20 минут=1200 секунд получается
S=1200с*22м/с
S=26400м=26,4км
3. Постоянные: ρм (плотность олова) = 7300 кг/м3. Массу взятого оловянного бруска рассчитаем по формуле: m = ρм * V. Вычисление: m = 7300 * 20 * 10-6 = 0,146 кг.
4. Справочные величины: ρ (средняя плотность подсолнечного масла) = 930 кг/м3. Искомый объем подсолнечного масла в бутылке определим по формуле: V = m / ρ. Вычисление: V = 0,93 / 930 = 0,001 м3 (1 дм3; 1 л). ответ: В бутылке находится 1 литр подсолнечного масла.
5. Да имеет, масса шара без полости равна 0,0007м3*7000кг/м3=4,9 кг, масса которая должна быть, наша масса 4,2 кг соответственно полость есть.
6.
1) 50 * 2 = 100(км) проехал за 2 часа
2) 3 + 2 = 5(ч) был в пути
3) 80 + 100 = 180(км) проехал за 5 часов
4) 180 : 5 = 36(км/ч)
ответ: 36км/ч - средняя скорость автомобиля
СОРИ ЧТО БЕЗ ДАНО И НЕ ПО ФОРМУЛАМ
Ещё раз, как именно клин после удара будет взаимодействовать с горизонтальной поверхностью – мы не знаем (будет скакать или просто будет двигаться горизонтально), поскольку нам не заданы параметры взаимодействия клина и поверхности (абсолютно-упругое, абсолютно-неупругое и т.п.), но в любом случае, нам необходимо учесть часть кинетической энергии, которую будет нести вертикальный (!) импульс клина.
Что бы развеять сомнения, добавлю, что, поскольку мы считаем удар мгновенным, то в тот момент, когда шар УЖЕ оторвётся от верхней поверхности – нижняя поверхность клина ЕЩЁ «не будет» знать, что клин уже движется вниз, поскольку сигнал (в виде упругой волны) о верхнем взаимодействии ещё не дойдёт до дна.
Шар взаимодействует с клином точно поперёк их общей поверхности в момент контакта. А поверхность эта сориентирована к горизонту под углом 30°. Стало быть, сила, действующая на клин – будет придавать вертикальный импульс и скорость в √3 раза больший, чем горизонтальный импульс и скорость.
Обозначим горизонтальную скорость клина, как – u, тогда его вертикальная скорость √3u .
Будем считать, что скорость шара после отскока направлена вбок и ВВРЕХ. Именно из этих соображений далее будем записывать законы сохранения (если получится отрицательное значение скорости, то значит, она направлена – вниз). Обозначим горизонтальную составляющую конечной скорости шара, как vx, а вертикальную, как vy.
Из закона сохранения импульса по горизонтали ясно, что:
mvx = Mu ;
vx = [M/m] u ;
Из закона сохранения импульса по вертикальной оси найдём vy:
mV = M√3u – mvy ;
vy = √3[M/m]u – V ;
Из закона сохранения энергии найдём горизонтальную скорость клина:
mV² = mvx² + mvy² + Mu² + M (√3u)² ;
mV² = [M²/m] u² + m ( √3[M/m]u – V )² + 4Mu² ;
mV² = [M²/m]u² + 3[M²/m]u² – 2√3MuV + mV² + 4Mu² ;
0 = 4[M²/m]u² – 2√3MuV + 4Mu² ;
√3V = 2( [M/m] + 1 ) u ;
u = √3V/[2(1+M/m)] ;
Потеря энергии: Eпот = M (√3u)²/2 = 9MV²/[8(1+M/m)²] =
= 9m²V²/[8M(1+m/M)²] = mV²/2 * 9m/[4M(1+m/M)²] ;
Eпот = Eнач * 9m/[4M(1+m/M)²]
где Eнач – начальная кинетическая энергия.
При m << M : Eпот —> 0 ; (проверка очевидного предельного перехода)
vx = [M/m] u = [M/m] √3V/[2( [M/m] + 1 )] ;
vx = √3V/[2(1+m/M)] ;
vy = √3[M/m]u – V = √3[M/m] √3V/[2( [M/m] + 1 )] – V =
= 3V/[2+2m/M] – V = [3V–2V–2Vm/M]/[2+2m/M] ;
vy = V[1–2m/M]/[2(1+m/M)] ;
Тангенс угла отскока:
tgφ = vy/vx = [1–2m/M]/√3 ;
в частности, при M = 2m шарик отскочит горизонтально.
При m << M : tgφ —> 1/√3 ; φ —> 30°
(проверка очевидного предельного перехода)
ОТВЕТ: u = √3V/[2(1+M/m)] .