Задание 7

Расчёт физической величины: механические явления · 72 задания

Задание №7
№7
Лёгкий рычаг находится в равновесии под действием двух сил. Сила F 1 = 6 Н. Чему равна сила F 2 , если длина рычага равна 25 см, а плечо силы F 1 равн…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
При взвешивании груза в воздухе показание динамометра равно 2 Н. Если груз погружён в воду, показание динамометра равно 1,6 Н. Какова выталкивающая си…
Закон Архимеда. Плавание тел
Задание №7
№7
Камень массой 1 кг, брошенный вертикально вверх, достиг максимальной высоты – 20 м. Чему равна кинетическая энергия камня в момент броска? Сопротивлен…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз массой 2 кг упал из состояния покоя с высоты 4 м от пола на стол высотой 1 м, стоящий на полу. Чему равна работа силы тяжести при падении груза?
Работа и мощность
Задание №7
№7
На рисунке изображён неподвижный блок, с помощью которого равномерно поднимают груз массой 200 кг. Какую силу при этом прикладывают к свободному концу…
Простые механизмы. Рычаг. КПД
Задание №7
№7
Движущийся со скоростью 3 м/с шар массой 2 кг соударяется с неподвижным шаром массой 1 кг. После удара шары движутся как единое целое. Чему равна скор…
Закон сохранения импульса
Задание №7
№7
Тело брошено вертикально вверх. На рисунке показан график зависимости кинетической энергии тела от его высоты над точкой броска. Чему равна потенциаль…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Груз подвесили на упругую пружину жёсткостью 50 Н/м . При этом пружина растянулась на 4 см. Чему равна масса подвешенного груза?
Закон Гука
Задание №7
№7
В U -образном сосуде находятся две несмешивающиеся жидкости. Во сколько раз плотность жидкости 1 меньше плотности жидкости 2?
Давление
Задание №7
№7
Камень массой 2 кг бросили вертикально вверх с поверхности Земли. В момент броска его кинетическая энергия была равна 400 Дж. Какую потенциальную энер…
Закон сохранения энергии
Задание №7
№7
Тело движется в положительном направлении оси Ox . На рисунке представлен график зависимости от времени t для проекции F x силы, действующей на тело.…
Импульс тела
Задание №7
№7
Брусок равномерно и прямолинейно перемещали по горизонтальной поверхности, прикладывая силу тяги, направленную по движению бруска и равную по модулю 1…
Работа и мощность

Задание №7 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Движущийся со скоростью 3 $\frac{м}{с}$ шар массой 2 кг соударяется с неподвижным шаром массой 1 кг. После удара шары движутся как единое целое. Чему равна скорость движения шаров после соударения?

Правильный ответ

Пояснение

Решение.

Данная задача относится к разделу механики, изучающему законы сохранения. В условии сказано, что после удара шары движутся как единое целое — это означает, что произошло абсолютно неупругое соударение.

Дано:
$m_{1} = 2 \text{ кг}$ — масса первого шара;
$v_{1} = 3 \text{ м/с}$ — скорость первого шара до удара;
$m_{2} = 1 \text{ кг}$ — масса второго шара;
$v_{2} = 0 \text{ м/с}$ — скорость второго шара до удара (он неподвижен).
--------------------
$u - ?$ — скорость шаров после соударения.

Физический закон и вывод формулы:
Для системы двух шаров в отсутствие внешних горизонтальных сил выполняется закон сохранения импульса. Сумма импульсов тел до взаимодействия равна сумме импульсов тел после взаимодействия.
В векторном виде:
$m_{1}\vec{v}_{1} + m_{2}\vec{v}_{2} = (m_{1} + m_{2})\vec{u}$

Выберем ось $X$ вдоль направления движения первого шара. Спроецируем уравнение на эту ось:
$m_{1}v_{1} + m_{2}v_{2} = (m_{1} + m_{2})u$

Так как второй шар до удара покоился ( $v_{2} = 0$ ), слагаемое $m_{2}v_{2}$ обращается в ноль:
$m_{1}v_{1} = (m_{1} + m_{2})u$

Выразим искомую скорость $u$ :
$u = \frac{m_{1}v_{1}}{m_{1} + m_{2}}$

Расчёт:
Подставим числовые значения из условия задачи:
$u = \frac{2 \text{ кг} \cdot 3 \text{ м/с}}{2 \text{ кг} + 1 \text{ кг}} = \frac{6 \text{ кг} \cdot \text{ м/с}}{3 \text{ кг}} = 2 \text{ м/с}$

Проверим размерность: $\frac{\text{кг} \cdot \text{м/с}}{\text{кг}} = \text{м/с}$ . Результат соответствует физическому смыслу скорости.

Ответ: 2 м/с

Источник: ФИПИ