Візок масою 10 кг рухається з постійною швидкістю по горизонтальній поверхні під дією горизонтальної сили 15Н. Визначте коєфіцієнт тертя ковзання між візком і поверхнею
Когда теннисный мячик падает на стальную плиту и подскакивает на такую же высоту, существует два участка его траектории, на которых потенциальная энергия мячика и кинетическая энергия увеличиваются:
1. На участке падения мячика. Когда мячик падает, он приобретает скорость, а это значит, что его кинетическая энергия увеличивается. В то же время, его высота уменьшается, что приводит к уменьшению потенциальной энергии. Однако, в данном случае, пренебрегая потерями энергии, будем считать, что потенциальная энергия мячика остается неизменной, так как высота падения и высота отскока равны.
2. На участке подскока мячика. Когда мячик подпрыгивает на стальной плите, его высота сначала увеличивается, а это означает, что его потенциальная энергия также увеличивается. При этом, скорость мячика уменьшается (высота отскока также равна высоте падения), что приводит к уменьшению его кинетической энергии.
Таким образом, на участке падения мячика его кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия остается неизменной. На участке подскока мячика его потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая энергия уменьшается.
При решении этой задачи нам понадобятся законы сохранения импульса и механической энергии.
Предположим, что снаряд и мишень двигаются вдоль одной оси, и положительное направление оси выбирается таким образом, чтобы направление движения снаряда было положительным.
1. Первый случай: мишень неподвижна.
По закону сохранения импульса, суммарный импульс до и после столкновения должен быть равным. Импульс определяется как произведение массы на скорость.
Известно, что масса снаряда (m_1) равна 2 кг, и его начальная скорость (v_1) равна 300 м/с.
Масса мишени (m_2) равна 100 кг, и в начальный момент она неподвижна, то есть ее начальная скорость (v_2) равна 0.
После столкновения, снаряд застревает в мишени, поэтому их совместная масса (m) становится равна сумме их масс:
m = m_1 + m_2 = 2кг + 100кг = 102кг
После столкновения совместная скорость (V) будет равна:
V = (m_1 * v_1 + m_2 * v_2) / m = (2кг * 300м/с + 100кг * 0) / 102кг ≈ 5.88 м/с
Ответ: Мишень будет двигаться со скоростью примерно 5.88 м/с в том же направлении, что и снаряд.
2. Второй случай: мишень двигалась в одном направлении со снарядом.
Для этого случая, нужно учесть скорость мишени до столкновения (v_2) и выразить ее в метрах в секунду.
Известно, что v_2 = 72 км/ч = 20 м/с (1 км/ч = 1000/3600 м/с).
Воспользуемся снова законом сохранения импульса.
Сумма импульсов до столкновения равна:
m_1 * v_1 + m_2 * v_2 = 2кг * 300м/с + 100кг * 20м/с = 600кг*м/с + 2000кг*м/с = 2600кг*м/с
После столкновения снаряд застревает в мишени, поэтому их совместная масса (m) становится равна сумме их масс:
m = m_1 + m_2 = 2кг + 100кг = 102кг
После столкновения совместная скорость (V) будет равна:
V = (m_1 * v_1 + m_2 * v_2) / m = (2кг * 300м/с + 100кг * 20м/с) / 102кг ≈ 25.49 м/с
Ответ: Мишень будет двигаться со скоростью примерно 25.49 м/с в том же направлении, что и снаряд.
1. На участке падения мячика. Когда мячик падает, он приобретает скорость, а это значит, что его кинетическая энергия увеличивается. В то же время, его высота уменьшается, что приводит к уменьшению потенциальной энергии. Однако, в данном случае, пренебрегая потерями энергии, будем считать, что потенциальная энергия мячика остается неизменной, так как высота падения и высота отскока равны.
2. На участке подскока мячика. Когда мячик подпрыгивает на стальной плите, его высота сначала увеличивается, а это означает, что его потенциальная энергия также увеличивается. При этом, скорость мячика уменьшается (высота отскока также равна высоте падения), что приводит к уменьшению его кинетической энергии.
Таким образом, на участке падения мячика его кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия остается неизменной. На участке подскока мячика его потенциальная энергия увеличивается, а кинетическая энергия уменьшается.