Охотник массой 70 кг, находясь в надувной лодке, делает три выстрела под углом 60°. Масса дроби 35 г, начальная скорость дроби 375 м/с. Какую скорость приобретет лодка после трёх выстрелов? Выполните рисунок.
Для решения этой задачи мы будем использовать закон сохранения импульса. Закон сохранения импульса утверждает, что сумма импульсов до и после взаимодействия системы остается неизменной.
Первым делом, нам нужно вычислить импульс дроби перед выстрелом. Импульс (п) рассчитывается как произведение массы (m) на скорость (v). В данном случае, масса дроби равна 35 г (или 0.035 кг), а начальная скорость дроби равна 375 м/с.
Импульс дроби перед выстрелом будет равен:
p = m * v = 0.035 кг * 375 м/с = 13.125 кг * м/с
Теперь давайте рассмотрим один выстрел. Допустим, что после выстрела лодка приобретает скорость v1. Согласно закону сохранения импульса, импульс лодки и импульс дроби после выстрела должны быть равны по величине, но противоположны по направлению.
Масса лодки равна массе охотника, то есть 70 кг.
Импульс лодки после выстрела будет равен:
p1 = m1 * v1 = 70 кг * v1
Таким образом, имеем уравнение:
p1 + p = 0
Заметим, что третий выстрел делает охотник в противоположном направлении (наружу), поэтому мы должны использовать импульс дроби со знаком "минус":
p3 = -p = -13.125 кг * м/с
Теперь рассмотрим второй выстрел. Объединяем импульсы от первого и второго выстрелов:
p2 = p1 + p = 0
Теперь объединяем импульсы от второго и третьего выстрелов:
p3 = p2 + p = 0
Теперь решим уравнение, найдя значение импульса каждого выстрела:
1. p1 + p = 0
2. p2 + p = 0
3. p3 + p = 0
1. p1 = -p = -13.125 кг * м/с
2. p1 + p = 0
v1 + 13.125 кг * м/с = 0
v1 = -13.125 кг * м/с
Мы получили, что скорость лодки после первого выстрела составляет -13.125 кг * м/с. Знак минус означает, что лодка движется в противоположном направлении к выстрелу.
3. p2 + p = 0
v2 + 13.125 кг * м/с = 0
v2 = -13.125 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после второго выстрела составляет -13.125 кг * м/с.
4. p3 + p = 0
v3 + 13.125 кг * м/с = 0
v3 = -13.125 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после третьего выстрела составляет -13.125 кг * м/с.
Чтобы найти скорость лодки после трех выстрелов, нам нужно сложить все значения скоростей:
v_total = v1 + v2 + v3
= -13.125 кг * м/с + (-13.125 кг * м/с) + (-13.125 кг * м/с)
= -39.375 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после трех выстрелов составит -39.375 кг * м/с.
Важно отметить, что в данном ответе не учтены трения, сопротивление воздуха или другие силы, которые могут оказывать влияние на движение лодки. Это предполагается в задаче, но в реальной жизни эти факторы могут изменить результаты. Поэтому решение данной задачи является упрощенным модельным расчетом.
Первым делом, нам нужно вычислить импульс дроби перед выстрелом. Импульс (п) рассчитывается как произведение массы (m) на скорость (v). В данном случае, масса дроби равна 35 г (или 0.035 кг), а начальная скорость дроби равна 375 м/с.
Импульс дроби перед выстрелом будет равен:
p = m * v = 0.035 кг * 375 м/с = 13.125 кг * м/с
Теперь давайте рассмотрим один выстрел. Допустим, что после выстрела лодка приобретает скорость v1. Согласно закону сохранения импульса, импульс лодки и импульс дроби после выстрела должны быть равны по величине, но противоположны по направлению.
Масса лодки равна массе охотника, то есть 70 кг.
Импульс лодки после выстрела будет равен:
p1 = m1 * v1 = 70 кг * v1
Таким образом, имеем уравнение:
p1 + p = 0
Заметим, что третий выстрел делает охотник в противоположном направлении (наружу), поэтому мы должны использовать импульс дроби со знаком "минус":
p3 = -p = -13.125 кг * м/с
Теперь рассмотрим второй выстрел. Объединяем импульсы от первого и второго выстрелов:
p2 = p1 + p = 0
Теперь объединяем импульсы от второго и третьего выстрелов:
p3 = p2 + p = 0
Теперь решим уравнение, найдя значение импульса каждого выстрела:
1. p1 + p = 0
2. p2 + p = 0
3. p3 + p = 0
1. p1 = -p = -13.125 кг * м/с
2. p1 + p = 0
v1 + 13.125 кг * м/с = 0
v1 = -13.125 кг * м/с
Мы получили, что скорость лодки после первого выстрела составляет -13.125 кг * м/с. Знак минус означает, что лодка движется в противоположном направлении к выстрелу.
3. p2 + p = 0
v2 + 13.125 кг * м/с = 0
v2 = -13.125 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после второго выстрела составляет -13.125 кг * м/с.
4. p3 + p = 0
v3 + 13.125 кг * м/с = 0
v3 = -13.125 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после третьего выстрела составляет -13.125 кг * м/с.
Чтобы найти скорость лодки после трех выстрелов, нам нужно сложить все значения скоростей:
v_total = v1 + v2 + v3
= -13.125 кг * м/с + (-13.125 кг * м/с) + (-13.125 кг * м/с)
= -39.375 кг * м/с
Таким образом, скорость лодки после трех выстрелов составит -39.375 кг * м/с.
Важно отметить, что в данном ответе не учтены трения, сопротивление воздуха или другие силы, которые могут оказывать влияние на движение лодки. Это предполагается в задаче, но в реальной жизни эти факторы могут изменить результаты. Поэтому решение данной задачи является упрощенным модельным расчетом.