Какое изменение импульса и какую среднюю силу удара приобретает шарик массой 25 г, двигаясь со скоростью 20 м/с

Pyatno

42

Чтобы решить эту задачу, нам понадобится формула для изменения импульса. Импульс определяется как произведение массы тела на его скорость: \( p = m \cdot v \), где \( p \) обозначает импульс, \( m \) - массу и \( v \) - скорость.

В данной задаче шарик массой 25 г (или 0.025 кг) движется со скоростью 20 м/с. Сначала нам нужно найти начальный импульс шарика:

\( p_1 = m \cdot v = 0.025 \, \text{кг} \cdot 20 \, \text{м/с} = 0.5 \, \text{кг} \cdot \text{м/c} \)

После удара, шарик отскакивает от стены. Поскольку удар является абсолютно упругим, мы ожидаем, что шарик сохранит свою энергию, и его итоговый импульс будет таким же, как его начальный импульс. Поэтому конечный импульс также будет равен \( 0.5 \, \text{кг} \cdot \text{м/c} \).

Разница между начальным и конечным импульсами шарика будет его изменением импульса:

\( \Delta p = p_2 - p_1 = 0.5 \, \text{кг} \cdot \text{м/c} - 0.5 \, \text{кг} \cdot \text{м/c} = 0 \, \text{кг} \cdot \text{м/c} \)

Таким образом, изменение импульса шарика равно нулю.

Теперь нам нужно найти среднюю силу удара, которую шарик получает от стены. Используем второй закон Ньютона: "Сила равна изменению импульса, происходящему за единицу времени": \( F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} \), где \( F \) обозначает силу, \( \Delta p \) - изменение импульса и \( \Delta t \) - время.

В задаче указано, что продолжительность удара равна 0.01 с. Поэтому мы можем подставить значения и найти среднюю силу удара:

\( F = \frac{{\Delta p}}{{\Delta t}} = \frac{0 \, \text{кг} \cdot \text{м/c}}}{{0.01 \, \text{с}}} = 0 \, \text{Н} \)

Таким образом, шарик получает среднюю силу удара, равную нулю, при столкновении с вертикальной стеной. Это означает, что стена не оказывает никакого воздействия на шарик и не препятствует его движению.