по горизонтальному гладкому льду скользит шайба массы m=20г. со скоростью V0, перпендикулярно вертикальной плоской стене, и отскакивает от нее по той же траектории. Сила давления стены на шайбу изменяется со временем так, как показано на графике. Найти величину скорости налетающей шайбы V0.
Закон сохранения импульса гласит, что импульс системы тел остается неизменным в отсутствие внешних сил, то есть сумма импульсов всех тел системы до столкновения равна сумме импульсов после столкновения.
Давайте рассмотрим движение шайбы перед и после столкновения с вертикальной стеной.
До столкновения шайба движется со скоростью V0, масса шайбы равна m=20 г = 0.02 кг. Абсолютная величина импульса шайбы перед столкновением будет равна p=mv0.
После столкновения шайба отскакивает от стены по той же траектории, то есть ее горизонтальная скорость Vx остается неизменной, а вертикальная скорость Vy меняется направлением. Масса шайбы остается такой же, m=20 г = 0.02 кг.
Таким образом, абсолютная величина импульса шайбы после столкновения тоже будет равна p=mv0.
Так как сила давления стены на шайбу изменяется со временем, то скорость шайбы перед столкновением не будет постоянной. Она будет уменьшаться или увеличиваться в зависимости от изменения силы давления.
Мы можем найти изменение импульса шайбы, посмотрев на изменение силы давления на графике. Если сила давления на шайбу отрицательная (указана стрелкой вниз на графике), то она будет действовать в противоположном направлении движения шайбы и уменьшать ее скорость. Если сила давления положительная (указана стрелкой вверх на графике), то она будет направлена в сторону движения шайбы и увеличивать ее скорость.
В графике силы давления на шайбу у нас есть отрезок времени, когда сила давления равна нулю и шайба движется без внешнего влияния. В этот момент сила давления будет равна нулю, а значит, изменение импульса будет равно нулю.
Таким образом, изменение импульса шайбы до столкновения равно изменению импульса шайбы после столкновения и оба равны нулю:
dP = p - p = 0.
У нас есть формула для абсолютной величины импульса шайбы: p = mv0. Подставляем это в уравнение:
0 = mv0 - mv0.
mv0 сокращается со собой, и получаем 0 = 0. Это уравнение справедливо для любого значения скорости налетающей шайбы V0.
Таким образом, величина скорости налетающей шайбы V0 может принимать любое значение.
Важно отметить, что график силы давления на шайбу применим только для данной конкретной ситуации и не может быть обобщен на другие случаи.
Надеюсь, это решение понятно и полностью отвечает на ваш вопрос. Если у вас остались дополнительные вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задать их.