Какую максимальную скорость приобретет шарик, когда его отпустят, учитывая, что его масса составляет 100
Решение: В начальный момент шарик покоился, поэтому его начальный импульс равен нулю. Когда шарик отпустили, газ начал вытекать с постоянной скоростью 20 м/с. По закону сохранения импульса, изменение импульса газа должно быть равно изменению импульса шарика.
Масса шарика составляет 100 грамм, что равно 0.1 кг, а масса вытекающего газа составляет 150 грамм, что равно 0.15 кг. Для удобства, переведем скорость вытекающего газа из г/с в кг/с: 20 м/с * 0.15 кг = 3 кг * м/с.
Таким образом, импульс газа равен -3 кг * м/с, так как он направлен в противоположную от направления движения шарика сторону.
Используя закон сохранения импульса, изменение импульса шарика должно быть равным -3 кг * м/с.
Для определения изменения импульса, мы можем использовать формулу: Δp = m * Δv, где Δp — изменение импульса, m — масса объекта, Δv — изменение скорости.
Масса шарика составляет 0.1 кг, Δv — меняется от 0 (когда шарик покоится) до величины, которую мы хотим найти — максимальной скорости шарика.
Теперь мы можем записать уравнение: -3 кг * м/с = 0.1 кг * (V — 0), где V — максимальная скорость шарика.
Решая уравнение, получим:
V = -3 кг * м/с / 0.1 кг = -30 м/с.
Однако, по условию задачи, нам нужно найти максимальную скорость, поэтому, чтобы получить положительное значение, необходимо учесть, что вторая сторона уравнения имеет отрицательный знак. Поэтому максимальная скорость шарика после отпускания равна 30 м/с.
Совет: При решении задач, связанных с законами сохранения, внимательно разберите условие задачи и используйте соответствующие уравнения. Работайте с единицами измерения и не забывайте о знаках.
Упражнение: Представьте, что масса шарика увеличилась до 200 грамм. Какая будет максимальная скорость шарика после отпускания?