Присоединиться

Физика·Законы сохранения·9–10 класс

Две шайбы 6 кг и 4 кг движутся под прямым углом и слипаются: найдите скорость после удара

Условие

По гладкому льду скользят две пластилиновые шайбы: первая массой 6 кг движется на восток со скоростью 5 м/с, вторая массой 4 кг движется на север со скоростью 10 м/с. Шайбы сталкиваются и слипаются в один комок. Трением о лёд пренебречь. Найдите модуль и направление скорости комка сразу после удара.

Ответ

5 м/с, под углом примерно 53° к востоку (на северо-восток)

Решение по шагам

  1. Шаг 1. Импульс — вектор, сохраняется по каждой оси

    Ось xx направим на восток, ось yy — на север. До удара у каждой шайбы импульс лежит вдоль своей оси:

    px=m1v1=65=30p_x = m_1 v_1 = 6 \cdot 5 = 30 кг·м/с,

    py=m2v2=410=40p_y = m_2 v_2 = 4 \cdot 10 = 40 кг·м/с.

  2. Шаг 2. Что происходит при слипании

    Удар абсолютно неупругий: после него движется одно тело массой M=m1+m2=10M = m_1 + m_2 = 10 кг. Суммарный вектор импульса не меняется, поэтому

    Mvx=pxM v_x = p_x, Mvy=pyM v_y = p_y.

    Модуль суммарного импульса ищем по теореме Пифагора, так как исходные импульсы перпендикулярны:

    p=px2+py2p = \sqrt{p_x^2 + p_y^2}.

Осталось ещё 3 шага — откроются после входа:

  • Шаг 3. Находим модуль скорости
  • Шаг 4. Находим направление
  • Шаг 5. Куда делась энергия
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Частые ошибки

  • Складывают модули импульсов: 30+40=7030 + 40 = 70 кг·м/с. Векторы под прямым углом складываются по теореме Пифагора, а не арифметически.

  • Складывают скорости (5 + 10) вместо импульсов, игнорируя разные массы.

  • Записывают закон сохранения кинетической энергии для слипания — при таком ударе энергия теряется.

  • Дают только модуль скорости, забыв про направление, хотя в вопросе требуется и угол.

Другие задачи по теме «Законы сохранения»