Question

Два одинаковых снежка при −12 ºС летят навстречу друг другу с равными скоростями и при ударе превращаются в воду. При какой скорости это возможно?​

Answer 1

Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны использовать закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса гласит, что если на систему не действуют внешние силы (или все внешние силы равны нулю), то сумма импульсов всех частей системы сохраняется.

Давайте предположим, что у каждого снежка масса m и скорость v. Когда они сталкиваются друг с другом и взаимодействуют, их импульсы должны сохраняться.

Импульс - это произведение массы на скорость, т.е. импульс каждого снежка до столкновения равен p = mv.

Перед столкновением сумма импульсов двух снежков равна: p + p = 2mv.

После столкновения они превращаются в воду, поэтому мы должны посчитать импульс воды. Водяной клинок имеет массу 2m, так как вода образуется из двух снежков массой m. Пусть скорость этой воды будет V.

Теперь применяем закон сохранения импульса и приравниваем сумму импульсов до столкновения к сумме импульсов после столкновения:

2mv = (2m)V

Масса m сократится, а со стороны можно избавиться от 2:

v = V

Таким образом, скорость, при которой два снежка превращаются в воду после столкновения, должна быть равной их исходной скорости.

Таким образом, ответ на вопрос: скорость столкновения снежков должна быть равна их исходной скорости.