Пуля, летевшая горизонтально со скоростью 40 м/с, попадает в брусок, подвешенный на нити длинной 4 м, и застревает в нём. определить угол, на который отклониться брусок, если масса пули 20 г, а бруска 5 кг​

Чтобы решить эту задачу, мы начнем с применения закона сохранения импульса, который гласит, что сумма импульсов перед и после столкновения должна быть одинаковой.

Импульс (p) - это произведение массы (m) и скорости (v): p = mv.

Пуля летела горизонтально, то есть ее вертикальная компонента импульса равна нулю. Поэтому сумма импульсов перед и после столкновения будет равна импульсу бруска после столкновения.

Пуля имеет массу 20 г, что равно 0.02 кг, а её скорость горизонтальная, равная 40 м/с. Импульс пули перед столкновением будет: p_1 = m_1 * v_1 = 0.02 кг * 40 м/с = 0.8 кг * м/с.

Брусок имеет массу 5 кг, поэтому его начальный импульс равен нулю, так как он покоится. Импульс бруска после столкновения будет: p_2 = m_2 * v_2.

Теперь мы можем записать закон сохранения импульса: p_1 = p_2.

Известно, что пуля застревает в бруске, поэтому можно предположить, что пуля и брусок двигаются вместе после столкновения. Поэтому их скорости после столкновения будут одинаковыми, обозначим их v.

Теперь мы можем записать уравнение сохранения импульса: 0.8 кг * м/с = (0.02 кг + 5 кг) * v.

Для решения уравнения нам нужно найти скорость (v), и затем найти соответствующий угол, на который отклонится брусок.

Решая уравнение, получим: v = (0.8 кг * м/с) / (0.02 кг + 5 кг) = 0.8 кг * м/с / 5.02 кг = 0.159 кг * м/с.

Теперь мы можем использовать понятие горизонтальной и вертикальной составляющей скорости (v_x и v_y) для определения угла.

Импульс (p) в горизонтальном направлении будет равен произведению массы (m) на горизонтальную составляющую скорости (v_x): p_x = mv_x.

Импульс (p) в вертикальном направлении будет равен произведению массы (m) на вертикальную составляющую скорости (v_y): p_y = mv_y.

Известно, что пуля летела горизонтально, то есть p_x = m * v_x = 0.02 кг * 40 м/с = 0.8 кг * м/с.

Так как брусок двигается только в вертикальном направлении после столкновения, p_y = m * v_y = (0.02 кг + 5 кг) * v_y = 5.02 кг * v_y.

Угол, на который отклонится брусок, можно определить, используя тангенс угла (тангенс = противоположный катет / прилежащий катет).

Тангенс угла (θ) будет равен отношению вертикальной составляющей скорости (v_y) к горизонтальной составляющей скорости (v_x).

Таким образом, tan(θ) = v_y / v_x.

Используя значения для v_x и v_y из предыдущих шагов, мы можем выразить угол (θ): tan(θ) = v_y / v_x = (5.02 кг * v_y) / (0.8 кг * м/с).

Теперь, чтобы найти угол (θ), мы должны найти обратный тангенс этого значения: θ = arctan((5.02 кг * v_y) / (0.8 кг * м/с)).

Расчет конкретного значения требует использования калькулятора.