Какое изменение импульса произошло у шарика при ударе, если пластмассовый шарик массой 60 г, падая с некоторой высоты

Летучая

4

Для ответа на этот вопрос, нам нужно применить законы сохранения импульса и энергии.

Закон сохранения импульса гласит, что сумма начальных импульсов тел до столкновения равна сумме конечных импульсов тел после столкновения. В данной задаче, мы имеем только одно тело - шарик, который падает и отскакивает.

Масса шарика \(m = 60 \ г = 0.06 \ кг\)
Начальная скорость шарика \(v_1 = 4 \ м/с\) (вниз)
Отскочившая скорость шарика \(v_2\)

Для начала, найдем начальный импульс шарика перед ударом:
\(p_1 = m \cdot v_1\)

Теперь, применяя закон сохранения импульса, можем сказать, что сумма начального и конечного импульсов равна нулю, так как шарик движется прямо вниз, а потом отскакивает:

\(p_1 + p_2 = 0\)

\(m \cdot v_1 + m \cdot v_2 = 0\)

Теперь найдем скорость шарика после удара:
\(v_2 = -\frac{{m \cdot v_1}}{{m}} = -v_1\)

Ответ: Импульс шарика изменился на \(-\frac{{m \cdot v_1}}{{m}}\), или, в данном случае, равен \(-v_1\).

Обоснование: При ударе шарика о опору, он отскакивает, меняя направление движения, но сохраняя свою скорость. Знак минус перед скоростью \(v_1\) указывает на изменение направления движения. Таким образом, импульс шарика меняет свое значение на противоположное, но остается с той же абсолютной величиной. В системе СИ, импульс измеряется в килограмм-метрах в секунду (кг·м/с), поэтому значение импульса шарика будет равно \(-4 \ кг·м/с\).

Надеюсь, это пошаговое решение помогло разобраться в задаче! Если у Вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать.